- moneo: Πλατφόρμα IIoT
- Περιπτώσεις εφαρμογής
Ανίχνευση της κατάστασης λειτουργίας ενός αεροσυμπιεστή με βάση την κατανάλωση ρεύματος
Ανίχνευση των ωρών λειτουργίας ενός αεροσυμπιεστή με βάση την κατάσταση λειτουργίας.
Η σωστή λειτουργία ενός αεροσυμπιεστή είναι απαραίτητη για τις διαδικασίες παραγωγής. Η διαθεσιμότητα ενός αεροσυμπιεστή έχει τεράστιο αντίκτυπο σε πολλά συστήματα και διαδικασίες που σχετίζονται με την παραγωγή.
Σημαντικά βασικά στοιχεία για αυτό παρέχονται με την ανίχνευση των πραγματικών ωρών λειτουργίας του αεροσυμπιεστή, μέσω της κατανάλωσης ισχύος.
Κατά κανόνα, η συντήρηση πραγματοποιείται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Έτσι, η προοδευτική βλάβη εντοπίζεται πολύ αργά και έχει ως αποτέλεσμα απρογραμμάτιστους χρόνους διακοπής λειτουργίας και υψηλό κόστος επισκευής.
Η αρχική κατάσταση
Καμία συντήρηση του αεροσυμπιεστή βάσει αναγκών
Μέχρι τώρα, οι ώρες λειτουργίας ανιχνεύονταν μόνο μέσω της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα του αεροσυμπιεστή και όχι μέσω της πραγματικής χρήσης.
Οι αεροσυμπιεστές μπορούν να δουλέψουν σε διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας. Λόγω των διαφορών στο φορτίο, τα επιμέρους εξαρτήματα του αεροσυμπιεστή υπόκεινται σε διαφορετικά επίπεδα καταπόνησης με την πάροδο του χρόνου. Στη λειτουργία NO-LOAD, ο αεροσυμπιεστής βρίσκεται σε ηρεμία και δεν φθείρεται.
Προς το παρόν, οι ώρες λειτουργίας του αεροσυμπιεστή ανιχνεύονται μόνο μέσω της ταχύτητας του κινητήρα μετάδοσης κίνησης. Αυτή η μέθοδος δεν μπορεί να διακρίνει μεταξύ NO-LOAD και LOAD.
Επομένως, δεν είναι δυνατός ο εντοπισμός των ωρών λειτουργίας ανά εύρος λειτουργίας σε σχέση με το NO-LOAD / LOAD.
Η συντήρηση προγραμματιζόταν σε τακτά χρονικά διαστήματα, ανεξάρτητα από το πόσο πράγματι είχε χρησιμοποιηθεί το σύστημα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Στόχος του έργου
Ανίχνευση της τρέχουσας κατανάλωσης του αεροσυμπιεστή και περαιτέρω επεξεργασία στο moneo, ως βάση για συντήρηση με βάση τις ανάγκες
Στόχος είναι η οργάνωση συντήρησης βάσει αναγκών, μέσω της απόκτησης δεδομένων.
Η τιμή της κατανάλωσης ρεύματος πρέπει να μετρηθεί χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα ρεύματος. Επιπλέον, οι διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας του αεροσυμπιεστή πρέπει να προσδιοριστούν, να απεικονιστούν και να υπολογιστούν οι αντίστοιχοι χρόνοι τους. Ανιχνεύεται η ωφέλιμη ζωή και η σχετική φθορά.
Υλοποίηση
Το moneo RTM είναι εγκατεστημένο σε έναν κεντρικό server. Οι κύριες μονάδες IO-Link είναι συνδεδεμένες στον server μέσω ενός εσωτερικού VLAN.
Η ifm παρέχει μια μεγάλη ποικιλία εξαρτημάτων αυτοματισμού. Ο μετατροπέας ρεύματος ZJF055 και η βαθμίδα αξιολόγησης με οθόνη για αναλογικά σήματα DP2200 επιλέχθηκαν για αυτήν την εφαρμογή.
Ο μετατροπέας ρεύματος χρησιμοποιείται σε μια φάση της τριφασικής γραμμής τροφοδοσίας του αεροσυμπιεστή. Η μετρούμενη τιμή του μετατροπέα παρέχεται ως αναλογικό σήμα 4...20mA στην έξοδο σήματος. Αυτή η τιμή μετατρέπεται από 4...20 mA σε σήμα IO-Link μέσω του DP2200. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το εσωτερικό φορτίο του DP2200 είναι ενεργοποιημένο.
Τα δεδομένα παρέχονται στο moneo RTM μέσω μιας κύριας μονάδας IO-Link AL1352.
Για να ληφθούν χρήσιμες τιμές διεργασίας, η μετρούμενη τιμή του μετατροπέα ρεύματος πρέπει να μετατραπεί στην πραγματική τιμή ρεύματος (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Αυτό γίνεται στο moneo RTM μέσω της συνάρτησης "Calculated values» (υπολογιζόμενες τιμές).
Στην ανάλυση, η υπολογιζόμενη τιμή ρεύματος χρησιμοποιείται μετά για την αναγνώριση της αντίστοιχης κατάστασης λειτουργίας του αεροσυμπιεστή.
| Περιοχή λειτουργίας | Κατανάλωση ρεύματος A |
|---|---|
| Ανενεργός | <1 |
| Χωρίς φορτίο | 1 – 40 |
| Με φορτίο | >40 |
Αποτέλεσμα
Οργάνωση συντήρησης με βάση τις ανάγκες
Ανιχνεύοντας το ρεύμα που καταναλώνεται είναι δυνατό να προσδιοριστεί η τρέχουσα κατάσταση λειτουργίας. Αυτό επιτρέπει την καταμέτρηση των ωρών λειτουργίας στην αντίστοιχη κατάσταση λειτουργίας του αεροσυμπιεστή. Με βάση αυτά τα δεδομένα, μπορεί να προγραμματιστεί η συντήρηση του αεροσυμπιεστή με βάση τις ανάγκες.
Εκτίμηση της αξιοποίησης της παραγωγικής ικανότητας της μονάδας
Επιπλέον, μπορούν επίσης να υπολογιστούν πληροφορίες σχετικά με τη χρησιμοποίηση της παραγωγικής ικανότητας της μονάδας.
Για παράδειγμα, εάν το εργοστάσιο παραγωγής επεκτείνεται, αυτή η τιμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί εάν η χωρητικότητα του υπάρχοντος αεροσυμπιεστή (ή αεροσυμπιεστών) εξακολουθεί να είναι επαρκής.
Είναι επίσης δυνατό να εκτιμηθεί η διαθέσιμη χωρητικότητα πεπιεσμένου αέρα σε σχέση με την πιθανή εξοικονόμηση κόστους ενέργειας κατά τη χρήση διαφορετικών αδρανών μονάδων.
Δομή συστήματος
- Μετατροπέας ρεύματος
- Μετατροπέας σήματος 4..20 mA σε IO-Link (DP2200)
- Κύρια μονάδα IO-link
Πίνακας οργάνων
Ολοκληρωμένη επισκόπηση στον πίνακα οργάνων του moneo.
Ο πίνακας οργάνων παρέχει στον χρήστη μία επισκόπηση με τις σχετικές τιμές διεργασίας για την εγκατάσταση.
- Μετρητής ωρών λειτουργίας OFF
- Μετρητής ωρών λειτουργίας NO LOAD
- Μετρητής ωρών λειτουργίας LOAD
- Λόγος χρόνου NO-LOAD προς ολικό χρόνο λειτουργίας
- Λόγος χρόνου LOAD προς ολικό χρόνο λειτουργίας
Ανάλυση
Η λειτουργία ανάλυσης χρησιμοποιείται για την πρόσβαση σε δεδομένα του ιστορικού λειτουργίας και συγκρίνει διάφορες τιμές διεργασίας. Μια τυπική χαρακτηριστική καμπύλη φαίνεται στο διάγραμμα:
- OFF (a) - LOAD (b) - NO-LOAD (c)
Μπορεί να παρατηρηθεί ότι η ταχύτητα (βιολετί) είναι η ίδια για LOAD και NO-LOAD. Ωστόσο, η κατανάλωση ρεύματος (μπλε) και το ενεργειακό έργο που μετατρέπεται διαφέρει σημαντικά στις δύο καταστάσεις λειτουργίας.
- Η ταχύτητα φτάνει τη μέγιστη τιμή, η κατανάλωση ρεύματος για το εύρος OFF και NO-LOAD
- Κατανάλωση ρεύματος στην περιοχή LOAD
Ρυθμίσεις & κανόνες: Διαχείριση οριακών τιμών
Στατικές οριακές τιμές
Οι ώρες λειτουργίας των επιμέρους καταστάσεων λειτουργίας μπορούν να επιτηρούνται στατικά. Για παράδειγμα, τα αντίστοιχα εισιτήρια μπορούν να δημιουργηθούν μετά από έναν ορισμένο αριθμό ωρών στο εύρος φορτίου ή έναν ορισμένο αριθμό ωρών του συνολικού χρόνου εκτέλεσης. Για το σκοπό αυτό διατίθενται εισιτήρια προειδοποίησης και συναγερμού, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για έγκαιρο προγραμματισμό.
- Προειδοποίηση μετά την επίτευξη 950 ωρών λειτουργίας στο εύρος φορτίου
- Συναγερμός μετά την επίτευξη 1.000 ωρών λειτουργίας στο εύρος φορτίου
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
Η λειτουργία “Calculated values” χρησιμοποιείται για την περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων διεργασίας.
Μετατροπή από αναλογική τιμή σε τιμή ρεύματος
Σε αυτήν την περίπτωση, το αναλογικό ηλεκτρικό σήμα που παρέχεται από τον αισθητήρα μετατρέπεται σε μία τιμή ρεύματος στη μονάδα μέτρησης Ampere.
Ρεύμα κινητήρα = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)
Σχεδιαστής ροής δεδομένων
- Αναλογική τιμή ρεύματος του μετατροπέα ρεύματος (4...20 mA)
- Αναλογικό σημείο εκκίνησης 0...4 mA.
- Αναλογικό τελικό σημείο 50...20 mA.
- Εύρος ρεύματος αναλογικής τιμής (20 mA - 4 mA = 16 mA)
- Αντιστάθμιση αναλογικής τιμής (4...20 mA έως 0...16 mA)
- Υπολογισμός διαφοράς σημείου λήξης από σημείο έναρξης (AEP – ASP = ∆A)
- Υπολογισμός συντελεστή για ρεύμα σε Ampere (∆A / 16 mA = συντελεστής)
- Πολλαπλασιασμός τιμής ρεύματος (0...16 mA) με συντελεστή
- Στρογγυλοποίηση του αποτελέσματος σε 1 δεκαδικό ψηφίο
- Αποτέλεσμα της τιμής ρεύματος σε A
Υπολογισμός ωρών λειτουργίας
Οι τιμές της κατανάλωσης ρεύματος των αντίστοιχων περιοχών λειτουργίας που προσδιορίζονται μέσω της συνάρτησης ανάλυσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία διαφορετικών μετρητών ωρών λειτουργίας. Αυτοί υπολογίζουν το χρόνο που δαπανάται στην αντίστοιχη κατάσταση λειτουργίας.
- Ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος για το εύρος λειτουργίας στο Α
- Κατανάλωση ρεύματος στο A
- Μέγιστη κατανάλωση ρεύματος για το εύρος λειτουργίας στο Α
- Σύγκριση κατανάλωσης ρεύματος με ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος
- Σύγκριση κατανάλωσης ρεύματος με μέγιστη κατανάλωση ρεύματος
- Λογικός σύνδεσμος (ΚΑΙ) μέγιστης και ελάχιστης κατανάλωσης ρεύματος
- Μετρητής χρόνου
- Έξοδος του χρόνου σε ώρες
Προσδιορισμός του συνολικού χρόνου εκτέλεσης
Ο συνολικός χρόνος λειτουργίας του αεροσυμπιεστή (OFF + NO-LOAD + LOAD) μπορεί να προσδιοριστεί προσθέτοντας απλώς τους αντίστοιχους μετρητές ωρών λειτουργίας.
Ολικός χρόνος = Off + No-Load + Load
- Μετρητής ωρών λειτουργίας OFF σε ώρες
- Μετρητής ωρών λειτουργίας NO-LOAD σε ώρες
- Μετρητής ωρών λειτουργίας LOAD σε ώρες
- Προσθήκη ωρών λειτουργίας NO-LOAD + LOAD σε ώρες
- Αποτέλεσμα NO-LOAD + LOAD προστέθηκε με ώρες λειτουργίας OFF σε ώρες
- Στρογγυλοποίηση του αποτελέσματος σε 1 δεκαδικό ψηφίο
- Συνολικός χρόνος εκτέλεσης εξόδου σε ώρες
Υπολογισμός αναλογίας των επιμέρους καταστάσεων λειτουργίας
Σε περαιτέρω υπολογισμό, οι ώρες των αντίστοιχων περιοχών λειτουργίας ρυθμίζονται σε σχέση με το συνολικό χρόνο.
Αυτό παρέχει μια καλή επισκόπηση της χρήσης του αεροσυμπιεστή.
- Ώρες λειτουργίας LOAD
- Συνολικός χρόνος λειτουργίας του αεροσυμπιεστή
- Σταθερά 100%
- Λόγος χρόνου LOAD προς ολικό χρόνο λειτουργίας
- Λόγος πολλαπλασιασμένος επί 100%
- Λόγος εξόδου σε ποσοστό
