moneo: IIoT platform
Use cases

Detektering af en kompressors driftstilstand baseret på strømforbrug

Detektering af en kompressors driftstimer baseret på driftstilstand.

Det er afgørende for produktionsprocesserne, at en kompressor fungerer korrekt. En kompressors tilgængelighed har en enorm indvirkning på mange produktionsrelevante systemer og processer.

Der stilles vigtige nøgletal til rådighed til dette formål ved at detektere kompressorens faktiske driftstimer via strømforbruget.

Vedligeholdelse udføres som regel i regelmæssige intervaller. Derfor opdages fremadskridende beskadigelse for sent og resulterer i uplanlagte nedetider og høje reparationsomkostninger.

Oprindelig situation

Ingen behovsbaseret vedligeholdelse af kompressoren

Indtil nu blev driftstimer kun detekteret ved hjælp af kompressordrevets rotationshastighed og ikke ved hjælp af den faktiske brug.

Kompressorer kan fungere i forskellige driftstilstande. På grund af belastningsforskelle bliver kompressorens individuelle komponenter med tiden udsat for forskellige belastningsniveauer. I UBELASTET tilstand står kompressoren stille og bliver ikke slidt.

Kompressorens driftstimer bliver i øjeblikket kun detekteret ved hjælp af drivmotorens hastighed. Denne metode kan ikke skelne mellem UBELASTET og BELASTET.
Derfor er det ikke muligt at detektere driftstimer pr. driftsområde med hensyn til UBELASTET/BELASTET.

Vedligeholdelse blev planlagt i regelmæssige intervaller uanset, hvor meget systemet rent faktisk havde været brugt i denne periode.

Projektets formål

Detektering af kompressorens strømforbrug og yderligere behandling i moneo som grundlag for behovsbaseret vedligeholdelse

Formålet er at organisere behovsbaseret vedligeholdelse ved hjælp af dataindsamling.

Strømforbrugsværdien skal måles ved hjælp af en strømomformer. Derudover skal kompressorens forskellige driftsområder bestemmes, visualiseres, og deres respektive tider skal beregnes. Levetiden og tilhørende slitage detekteres.

Implementering

Moneo RTM er installeret centralt på en server. IO-Link-masterne er forbundet til serveren via et internt VLAN.

ifm har et bredt udvalg af automatiseringskomponenter. Strømomformeren ZJF055 og evalueringssystemet DP2200 og displayet til analoge signaler blev valgt til denne anvendelse.

Strømomformeren anvendes til én fase af de trefasede forsyningsledninger til kompressoren. Omformerens målte værdi er tilgængelig som et analogt signal på 4...20mA på signaludgangen. Denne værdi konverteres fra 4...20 mA til et IO-Link-signal via DP2200. Der skal tages højde for, at den interne belastning af DP2200 er aktiveret.

Y-stien

Dataene gøres tilgængelige for moneo RTM via en IO-Link-master i AL1352-serien.

For at opnå brugbare procesværdier skal strømomformerens målte værdi konverteres til omformerens aktuelle strømværdi (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Dette gøres i moneo RTM via funktionen "Beregnede værdier".

I analysen bliver den beregnede strømværdi derefter anvendt til at genkende kompressorens respektive driftsområde.

Driftsområde	Strømforbrug A
Fra	<1
Ubelastet	1 – 40
Belastet	>40

Resultat

Organisering af behovsbaseret vedligeholdelse

Ved at detektere den forbrugte strøm er det muligt at bestemme det aktuelle driftsområde. Dette giver mulighed for at tælle driftstimerne i kompressorens respektive driftsområde. På grundlag af disse data kan vedligeholdelsen af kompressoren planlægges på grundlag af behovene.

Vurdering af anlæggets kapacitetsudnyttelse

Derudover kan information om anlæggets kapacitetsudnyttelse beregnes.
Hvis produktionsanlægget udvides, kan denne værdi f.eks. anvendes til at bestemme, om den eller de eksisterende kompressors eller kompressorers kapacitet stadig er tilstrækkelig.
Det er også muligt at vurdere den tilgængelige trykluftkapacitet med hensyn til mulige besparelser af energiomkostninger, når der anvendes forskellige aggregatenheder.

System topologi

Strømomformer
Signalomformer til analog 4..20 mA til IO-Link (DP2200)
IO-Link master

Dashboard

Få det store billede på moneo dashboardet.

Dashboardet leverer en oversigt til brugeren over de relevante procesværdier for dette anlæg.

Driftstimetæller FRA
Driftstimetæller UBELASTET
Driftstimetæller BELASTET
Forholdet mellem UBELASTET og samlet funktionstid
Forholdet mellem BELASTET og samlet funktionstid

Analyse

Analysefunktionen kan anvendes til at tilgå historiske data og sammenligne forskellige procesværdier. En typisk karakteristik-kurve vises i diagrammet:

FRA (a) - BELASTET (b) - UBELASTET (c)

Det kan observeres, at hastigheden (violet) er den samme for BELASTET og UBELASTET. Strømforbruget (blå) og det energetiske arbejde, der derved omformes, afviger betydeligt i de to driftsområder.

Hastigheden når maksimumsværdi, strømforbrug for området FRA og UBELASTET
Strømforbrug i området BELASTET

Indstillinger og regler: Administration af grænseværdier

Statiske tærskelværdier

Driftstimerne i de individuelle driftstilstande kan overvåges statisk. For eksempel kan der genereres tilsvarende advarsler efter et vist antal timer i belastningsområdet eller et vist antal timer af den samlede funktionstid. Der er advarsels- og alarm-tickets til rådighed til dette formål, som kan anvendes til rettidig planlægning.

Advarsel efter 950 driftstimer er nået i belastningsområdet
Alarm efter 1.000 driftstimer er nået i belastningsområdet

Regler for behandling af tickets

Denne funktion kan bruges til nemt at definere, hvad der skal ske, efter at en advarsel eller alarm er blevet udløst, f.eks:

E-mail meddelelse
SAP integration

Beregnede værdier

Funktionen ”beregnede værdier” bruges til yderligere behandling af procesdata.

Konvertering fra en analog værdi til en strømværdi

I denne brugscase konverteres det analoge strømsignal leveret af sensoren til værdien for strømmen gennem lederen i enheden ampere.

Motorstrøm = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)

Strømomformerens analoge strømværdi (4...20 mA)
Analogt startpunkt 0...4 mA.
Analogt slutpunkt 50...20 mA.
Strømspændvidde analog værdi (20 mA - 4 mA = 16 mA)
Offset analog værdi (4...20 mA til 0...16 mA)
Beregning af delta for startpunkt til slutpunkt (AEP – ASP = ∆A)
Beregning af faktoren for strøm til pascal (∆A / 16 mA = faktor)
Multiplikation af strømværdien (0...16 mA) med faktoren
Afrunding af resultatet til én decimal
Resultat af strøm i A

Beregning af driftstimer

Værdierne for strømforbruget i de respektive driftsområder, der er fastsat ved hjælp af analysefunktionen, kan anvendes til at oprette forskellige driftstimetællere. De beregner den tid, der er brugt i den respektive driftstilstand.