moneo: Πλατφόρμα IIoT
Περιπτώσεις εφαρμογής

Έξυπνη επιτήρηση αντλίας με το moneo SmartLimitWatcher

Εκτενής επιτήρηση κατάστασης μιας αντλίας τροφοδοσίας

Η αντλία τροφοδοσίας είναι ένα από τα κεντρικά στοιχεία μιας εγκατάστασης CIP. Εξασφαλίζει την κυκλοφορία των μέσων σε ολόκληρο το σύστημα. Σε περίπτωση αστοχίας της αντλίας τροφοδοσίας, ολόκληρη η διαδικασία της εγκατάστασης σταματά.

Καθώς η αντλία λειτουργεί σε διάφορες ταχύτητες ανάλογα με το βήμα καθαρισμού, η στατική επιτήρηση είναι δύσκολη.

Ο στόχος είναι η εφαρμογή μιας επιτήρησης αντλιών με βάση την τεχνητή νοημοσύνη, για να εντοπίζονται και να αναφέρονται έγκαιρα τυχόν αποκλίσεις της κατάστασης λειτουργίας. Οι εργασίες συντήρησης μπορούν να πραγματοποιούνται σε πραγματικό χρόνο.

Η αρχική κατάσταση

Η επιτήρηση της διαδικασίας της αντλίας, συμπεριλαμβανομένης της επιτήρησης των κραδασμών και της ταχύτητας, δεν εκτελείται, ή εκτελείται μόνο σε πολύ περιορισμένο βαθμό – στην καλύτερη περίπτωση για στατικές μεταβλητές διεργασίας. Δεν έχουν εγκατασταθεί συστήματα επιτήρησης ή οπτικοποίησης όπως το moneo. Κατά συνέπεια, μία προκύπτουσα βλάβη στην αντλία δεν σηματοδοτείται έγκαιρα.

Στόχος του έργου

Καταγραφή κρίσιμων μεταβλητών διεργασίας και έξυπνη επιτήρηση αντλιών.

Οι κρίσιμες μεταβλητές διεργασίας της αντλίας πρέπει να καταγράφονται χρησιμοποιώντας κατάλληλους αισθητήρες IO-Link.

Ροή
Ταχύτητα
Πίεση
Θερμοκρασία
Δεδομένα κραδασμών

Η καταγραφή των δεδομένων της κανονικής κατάστασης χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός μοντέλου που επιτρέπει την επιτήρηση ανεξάρτητα από την κατάσταση λειτουργίας και, συνεπώς, τον εντοπισμό αποκλίσεων από την κανονική κατάσταση (ανωμαλίες).

Υλοποίηση

Το moneo|RTM, συμπεριλαμβανομένου του DataScienceToolbox και της λειτουργίας SmartLimitWatcher, εγκαθίσταται κεντρικά σε έναν διακομιστή. Οι κύριες μονάδες IO-Link είναι συνδεδεμένες στον server μέσω ενός εσωτερικού VLAN. Κάθε ένας από τους αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι συνδεδεμένος σε μία κύρια μονάδα IO-Link.

Το moneo|RTM καταγράφει και οπτικοποιεί τα δεδομένα. Η λειτουργία SmartLimitWatcher του DataScienceToolbox χρησιμοποιείται για την ανάλυση των καταγεγραμμένων δεδομένων και τον υπολογισμό ενός αντίστοιχου μοντέλου. Μετά από μια φάση εκμάθησης, αυτό το μοντέλο αναλαμβάνει την επιτήρηση της αντλίας και αναφέρει τυχόν αποκλίσεις από την κανονική κατάσταση.

Οι αντλίες μπορεί να λειτουργούν σε διάφορες καταστάσεις (π.χ. με φορτίο ή χωρίς φορτίο). Σε κάθε μία από αυτές τις καταστάσεις επιτρέπονται διαφορετικές οριακές τιμές. Η λειτουργία SmartLimitWatcher του DataScienceToolbox μπορεί να ρυθμίζει δυναμικά τις οριακές τιμές. Εάν οι τιμές διεργασίας είναι εκτός μιας συγκεκριμένης ζώνης εμπιστοσύνης, εκπέμπονται προειδοποιήσεις ή συναγερμοί όπως και με τις στατικές οριακές τιμές.

Για την παρακολούθηση του ρυθμού ροής (μεταβλητή-στόχος) χρησιμοποιείται το SmartLimitWatcher. Για τον σκοπό αυτόν χρησιμοποιούνται υποστηρικτικές μεταβλητές (ταχύτητα, πίεση αντλίας, δεδομένα κραδασμών). Περιγράφουν τα χαρακτηριστικά ροής σε διάφορες καταστάσεις λειτουργίας. Για παράδειγμα, με την αύξηση της ροής αυξάνεται επίσης η ταχύτητα και η πίεση της αντλίας.

Αποτέλεσμα

Απλά
Δεν απαιτούνται εξειδικευμένες γνώσεις στην επιστήμη των δεδομένων. Πρακτική λύση με απλό οδηγό διαμόρφωσης 5 βημάτων για διαχειριστές της παραγωγής και της συντήρησης.
Άνετα
Αυτοματοποιημένη προετοιμασία δεδομένων και έλεγχος ποιότητας. Δεν απαιτείται πολύπλοκη επεξεργασία δεδομένων.
Έξυπνα
Επιλογή του βέλτιστου μοντέλου τεχνητής νοημοσύνης. Αυτόματη κατάρτιση μοντέλου και επαλήθευση της ακρίβειας της επιτήρησης.
Αξιόπιστα
Επιτήρηση με βάση τον χρόνο και την κατάσταση. Συνεχής παρακολούθηση παρασκηνίου με χρήση αναμενόμενων δυναμικών περιοχών για τη μεταβλητή-στόχο.
Εξατομικευμένα
Προσαρμόσιμες προειδοποιήσεις και συναγερμοί. Δυνατότητα ρύθμισης της ευαισθησίας ανίχνευσης ανωμαλιών.

Η καταγραφή των δεδομένων έχει αυξήσει τη διαφάνεια, με αποτέλεσμα να προκύπτουν δυνατότητες βελτιστοποίησης. Ο υψηλότερος χρόνος λειτουργίας της εγκατάστασης έχει βελτιώσει τη συνολική διαδικασία. Η ενσωματωμένη διαχείριση συναγερμών εξασφαλίζει γρήγορη αντίδραση στις μεταβαλλόμενες παραμέτρους της διαδικασίας, βελτιστοποιώντας τη συντήρηση. Όλα τα μέτρα αυξάνουν την ποιότητα της διαδικασίας και του προϊόντος. Το moneo|RTM εξασφαλίζει λεπτομερή οπτικοποίηση της διαδικασίας.

Συμπέρασμα

Η εγκατάσταση ψηφιοποιήθηκε με επιτυχία χωρίς αλλαγές ή παρεμβάσεις στο υφιστάμενο PLC ή στο λογισμικό.

Δομή συστήματος

Επιτηρητής στροφών
Αισθητήρας θερμοκρασίας
Αισθητήρας κραδασμών
Αισθητήρας πίεσης
Αισθητήρας ροής
Κύρια μονάδα IO-Link

Dashboard

Ολοκληρωμένη επισκόπηση στο Dashboard του moneo.

Το Dashboard παρέχει στον χρήστη μία επισκόπηση με τις σχετικές τιμές διεργασίας για τη συγκεκριμένη εγκατάσταση.

Τρέχων ρυθμός ροής στην έξοδο της αντλίας σε L/min
Τρέχουσα πίεση στην έξοδο της αντλίας σε bar
Επισκόπηση των δεδομένων κραδασμών (a-RMS, v-RMS, a-Peak)
Μετρητής ωρών λειτουργίας
Θερμοκρασία επιφάνειας του κινητήρα της αντλίας σε °C
Σύγκριση ταχύτητας κινητήρα σε σ.α.λ. και ταχύτητας ροής σε L/min

Ανάλυση

Η λειτουργία ανάλυσης χρησιμοποιείται για την πρόσβαση σε δεδομένα του ιστορικού λειτουργίας και συγκρίνει διάφορες τιμές διεργασίας. Το διάγραμμα παρουσιάζει μία τυπική χαρακτηριστική καμπύλη για την εκκίνηση ①, τη λειτουργία ② και τη διακοπή ③.

Παρατηρείται ότι οι καμπύλες ταχύτητας και πίεσης είναι σχεδόν ταυτόσημες. Η ροή στο σύστημα ελαφρώς ακολουθεί, κάτι που είναι φυσιολογικό λόγω της αδράνειας του μέσου.

Μπλε = Ροή
Λευκό = Πίεση
Πράσινο = Ταχύτητα

Ρυθμίσεις & κανόνες: Διαχείριση οριακών τιμών

Στατικές οριακές τιμές

Διάφορες παράμετροι της αντλίας μπορούν να επιτηρούνται στατικά, καθώς είναι ανεξάρτητες από την κατάσταση λειτουργίας. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία του κινητήρα σε αυτήν την περίπτωση δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 50°C. Αυτό επιτυγχάνεται εύκολα με τον καθορισμό στατικών οριακών τιμών προειδοποίησης και συναγερμού.

Δυναμικές οριακές τιμές (SmartLimitWatcher)

Σε αυτήν την περίπτωση εφαρμογής, το SmartLimitWatcher χρησιμοποιείται για την επιτήρηση της ροής της αντλίας (μεταβλητή-στόχος).
Χρησιμοποιώντας τις υποστηρικτικές μεταβλητές (τιμές πίεσης αντλίας, ταχύτητας και επιτάχυνσης), υπολογίζεται ένα μοντέλο που δημιουργεί μια ζώνη εμπιστοσύνης για την τιμή διεργασίας. Καθορίζει τις οριακές τιμές για τη ροή, λαμβάνοντας υπόψη τις διάφορες καταστάσεις λειτουργίας.

Η ευαισθησία και, επομένως, το πλάτος της ζώνης εμπιστοσύνης μπορεί να ρυθμιστεί για την κατώτερη και την ανώτερη οριακή τιμή προειδοποίησης και συναγερμού μέσω παραμέτρων (ανενεργή, χαμηλή, κανονική και υψηλή). Αυτό καθιστά δυνατή την απόκρυψη τυχόν ψευδών προειδοποιήσεων ή συναγερμών.

Κανόνες επεξεργασίας δελτίων

Αυτή η λειτουργία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοριστεί εύκολα τι πρέπει να γίνεται μετά την ενεργοποίηση μιας προειδοποίησης ή ενός συναγερμού, π.χ.:

Ειδοποίηση με email
Ενσωμάτωση SAP

Υπολογισμένες τιμές

Εκτός από τις τιμές διεργασίας των αισθητήρων, το moneo καταγράφει και τις ώρες λειτουργίας της αντλίας. Αυτή η λειτουργία μπορεί να υλοποιηθεί γρήγορα και εύκολα χρησιμοποιώντας το πρότυπο "Μετρητής ωρών λειτουργίας".

Απαιτείται μία πηγή δεδομένων ② που περιγράφει την κατάσταση λειτουργίας. Στο παράδειγμα παρακάτω χρησιμοποιείται η ταχύτητα και ρυθμίζονται οι εξής οριακές τιμές ③: