- moneo: Πλατφόρμα IIoT
- Περιπτώσεις εφαρμογής
Επιτήρηση κατάστασης ανεμιστήρα με βάση την κατανάλωση ρεύματος
Το κεντρικό σύστημα εξαερισμού μιας αίθουσας παραγωγής έχει πολλούς ανεμιστήρες Η ισχύς του ανεμιστήρα είναι καθοριστική για την ποιότητα της διαδικασίας εξαερισμού σε ολόκληρη την αίθουσα παραγωγής.
Ένα σύστημα εξαερισμού είναι απαραίτητο σε πολλές διεργασίες παραγωγής. Χρησιμοποιείται για την απαγωγή των ατμών κασσιτεροκόλλησης και των ατμών από το λέιζερ σήμανσης και για τη διασφάλιση της διαθεσιμότητας της μηχανής και κατά συνέπεια της ομαλής λειτουργίας ολόκληρης της διαδικασίας παραγωγής. Επομένως, η συντήρηση βάσει των αναγκών είναι απαραίτητη.
Για να γίνει αντιληπτό αυτό, οι τιμές ρεύματος και των τριών φάσεων μετρώνται σε έναν από τους ανεμιστήρες, επιπρόσθετα από την ήδη ενσωματωμένη επιτήρηση κραδασμών. Η μέτρηση της διαφοράς φάσης παρέχει πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του κινητήρα του ανεμιστήρα.
Η αρχική κατάσταση
Μια αστοχία συμπιεστή σε αυτήν την εγκατάσταση έχει εκτεταμένες συνέπειες:
- Αυξημένους χρόνους διακοπής λειτουργίας της μηχανής, καθώς η απορριπτόμενη θερμότητα δεν διαχέεται επαρκώς
- Κόστος λόγω απώλειας παραγωγής
- Πιθανώς υψηλό κόστος επισκευής
- Κίνδυνο για την υγεία του προσωπικού παραγωγής, καθώς οι ατμοί κασσιτεροκόλλησης δεν απάγονται
- Προβλήματα ποιότητας με τη σήμανση λέιζερ, καθώς η λεπτόκοκκη σκόνη δεν απάγεται επαρκώς
Στη χειρότερη περίπτωση, αυτό οδηγεί σε πλήρη αστοχία ολόκληρης της περιοχής παραγωγής.
Η επιτήρηση κραδασμών του ανεμιστήρα και τα δεδομένα του, που αποστέλλονται στο moneo, παρέχουν πληροφορίες για τον εντοπισμό πιθανής ζημιάς.
Αλλά για μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση είναι απαραίτητα πρόσθετα δεδομένα για την ηλεκτρική κατάσταση του ανεμιστήρα και του μετατροπέα συχνότητας.
Στόχος του έργου
Εκτεταμένη επιτήρηση της κατάστασης του ανεμιστήρα με μέτρηση της διαφοράς φάσης
Στόχος είναι να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα του ανεμιστήρα επιτηρώντας:
- τις περιελίξεις του κινητήρα
- την ελεύθερη κίνηση των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων
- τα ηλεκτρονικά στον μετατροπέα συχνότητας
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. Για αυτήν την εφαρμογή επιλέχθηκαν τρεις μετατροπείς ρεύματος ZJF055 και η IO-Link μονάδα εισόδων/εξόδων AL2605.
Οι μετατροπείς ρεύματος χρησιμοποιούνται για όλες τις γραμμές τροφοδοσίας των τριών AC φάσεων U/V/W, μεταξύ του μετατροπέα συχνότητας και των ακροδεκτών σύνδεσης στον ανεμιστήρα. Οι μετρούμενες τιμές των μετατροπέων παρέχονται ως αναλογικά σήματα 4...20 mA στις εξόδους σήματος. Αυτές οι τιμές μετατρέπονται από 4...20 mA σε σήματα IO-Link μέσω του AL2605.
Τα δεδομένα διατίθενται στο moneo|RTM μέσω μιας κύριας μονάδας IO-Link AL1352.
Οι τιμές της κατανάλωσης ρεύματος των τριών γραμμών τροφοδοσίας U/V/W πρέπει να μετρηθούν με τη βοήθεια τριών μετατροπέων ρεύματος.
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".
Μπορούν να ανιχνευθούν τα ακόλουθα μοτίβα ηλεκτρικής και μηχανικής βλάβης:
- Βραχυκυκλώματα στην περιέλιξη του κινητήρα
- Βραδύτητα περιστρεφόμενων εξαρτημάτων
- Σφάλμα στον μετατροπέα συχνότητας
Οι καθορισμένες τιμές ρεύματος χρησιμοποιούνται για
- υπολογισμό της διαφοράς των τριών φάσεων
- προσδιορισμό της μέσης τιμής ρεύματος και των τριών φάσεων
- σύγκριση των τιμών μεταξύ τους
Αποτέλεσμα
Βελτιστοποίηση διαδικασίας από συντήρηση βάσει χρόνου, σε συντήρηση βάσει συνθηκών
Χάρη στην ολοκληρωμένη καταγραφή δεδομένων, τα επικείμενα σφάλματα μπορούν να εντοπιστούν σε πρώιμο στάδιο. Έτσι, οι εργασίες συντήρησης μπορούν να προγραμματιστούν και να πραγματοποιηθούν όπως απαιτείται. Αυτό προσθέτει έναν αποφασιστικό παράγοντα στην αξιοπιστία της διαδικασίας ολόκληρης της εγκατάστασης.
Οι τρέχουσες τιμές επιτρέπουν την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με πιθανά βραχυκυκλώματα στην περιέλιξη του κινητήρα, τη βραδύτητα των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων και τις βλάβες στον μετατροπέα συχνότητας.
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.
- Τιμή ρεύματος μετρημένη σε mA U | V | W
- Διαφορά φάσης U-V | V-W | W-U
- Ασυμμετρία ρεύματος U-V | V-W | W-U
- Μέση τιμή ρεύματος και των τριών φάσεων
Ανάλυση
Η λειτουργία ανάλυσης χρησιμοποιείται για την πρόσβαση σε δεδομένα του ιστορικού λειτουργίας και συγκρίνει διάφορες τιμές διεργασίας. Το διάγραμμα δείχνει τις τρέχουσες τιμές των U, V και W σε mA.
Εδώ φαίνεται ξεκάθαρα ότι στη φάση εκκίνησης ① υπάρχει υπέρβαση, ενώ σε κανονική λειτουργία ② η τρέχουσα τιμή αποκαθίσταται. Τη στιγμή της απενεργοποίησης ③ υπάρχει μια μικρή αιχμή λόγω των αυτεπαγωγών στον κινητήρα.
- Φάση εκκίνησης
- Κανονική λειτουργία
- Στιγμή απενεργοποίησης
Ρυθμίσεις & κανόνες: Διαχείριση οριακών τιμών
Στατικές οριακές τιμές
Η ασυμμετρία ρεύματος δεν πρέπει να υπερβαίνει το 10% για τριφασικές μηχανές. Για κάθε τιμή διαφοράς, δημιουργείται ένας συναγερμός εάν η τιμή είναι ≥10%.
- Συναγερμός όταν υπερβαίνει το 10% απόκλιση από U-V
- Συναγερμός όταν υπερβαίνει το 10% απόκλιση από V-W
- Συναγερμός όταν υπερβαίνει το 10% απόκλιση από W-V
Η επιτήρηση σχετικά με μια προειδοποιητική οριακή τιμή δεν έχει υλοποιηθεί, καθώς η ζώνη ανοχής έως και 10% μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την εκκίνηση του κινητήρα του ανεμιστήρα ή κατά την εμφάνιση ξαφνικών αλλαγών στο φορτίο.
- Άνω οριακή τιμή συναγερμού
- Χρόνος καθυστέρησης για την οριακή τιμή συναγερμού
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
Για εφαρμογές όπου απαιτούνται μέτρα συντήρησης, συνιστάται ο έγκαιρος προγραμματισμός της κλήσης συντήρησης.
Υπολογισμένες τιμές
Η λειτουργία “Calculated values” χρησιμοποιείται για την περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων διεργασίας. Σε αυτή την περίπτωση εφαρμογής, πραγματοποιούνται διάφορες περαιτέρω επεξεργασίες:
- Μετατροπή αναλογικής τιμής 4...20 mA στην τρέχουσα τιμή του μετατροπέα ρεύματος, για τον υπολογισμό του ρεύματος του κινητήρα
- Υπολογισμός διαφοράς φάσης
- Υπολογισμός μέσης τιμής ρεύματος και των τριών φάσεων
- Υπολογισμός ασυμμετρίας ρεύματος
Σε αυτήν την περίπτωση εφαρμογής, παρακολουθούνται και οι 3 φάσεις του κινητήρα μετάδοσης κίνησης, πράγμα που σημαίνει ότι ο υπολογισμός μερικές φορές πρέπει να εκτελείται αρκετές φορές.
Μετατροπή αναλογικής τιμής 4...20 mA στην τρέχουσα τιμή του μετατροπέα ρεύματος, για τον υπολογισμό του ρεύματος του κινητήρα
Ο μετατροπέας ρεύματος που χρησιμοποιείται παρέχει ένα αναλογικό σήμα 4..20 mA, το οποίο πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε τιμή διεργασίας σε mA. Αυτό πρέπει να γίνει και για τις 3 φάσεις.
Ρεύμα κινητήρα = (AIN-4,000) * ((AEP-ASP)/(16,000)) + ASP
Σχεδιαστής ροής δεδομένων
- Αναλογική τιμή ρεύματος του μετατροπέα ρεύματος (4...20 mA)
- Σταθερά: Αναλογικό σημείο εκκίνησης (0 mA = 4 mA)
- Σταθερά: Αναλογικό τελικό σημείο (10.000 mA = 20 mA)
- Τρέχον εύρος: Αναλογική τιμή (20,000 – 4,000 = 16,000)
- Αντιστάθμιση αναλογικής τιμής (4...20 mA έως 0...16 mA)
- Υπολογισμός: Διαφορά σημείου λήξης από σημείο έναρξης (AEP – ASP = ∆A)
- Υπολογισμός: Πηλίκο διαφοράς ρεύματος προς ρεύμα σε mA (ΔA / 16 mA = συντελεστής)
- Πολλαπλασιασμός τιμής ρεύματος (0...16 mA) με συντελεστή
- Αποτέλεσμα της τιμής ρεύματος σε mA
Υπολογισμός διαφοράς φάσης
Για τον υπολογισμό της ασυμμετρίας ρεύματος, πρέπει πρώτα να υπολογιστεί η διαφορά ρεύματος μεταξύ των επιμέρους φάσεων (U-V, V-W και W-U).
∆(ρεύμα κινητήρα) = ρεύμα κινητήρα U - ρεύμα κινητήρα V
- Τιμή ρεύματος 1 ενός μετατροπέα ρεύματος σε mA, πχ U
- Τιμή ρεύματος 2 ενός μετατροπέα ρεύματος σε mA, πχ V
- Υπολογισμός απόλυτης τιμής διαφοράς μεταξύ φάσεων U και V
- Διαφορά ρεύματος σε mA
Υπολογισμός μέσης τιμής ρεύματος και των τριών φάσεων
Για να μπορέσετε να απεικονίσετε την τρέχουσα ασυμμετρία σε %, είναι πρώτα απαραίτητο να δημιουργήσετε μια βάση 100 % προσδιορίζοντας τη μέση τιμή των 3 φάσεων.
Μέση τιμή ρεύματος= (ρεύμα κινητήρα U + ρεύμα κινητήρα V + ρεύμα κινητήρα W)/3
- Τιμή ρεύματος U σε mA
- Τιμή ρεύματος V σε mA
- Τιμή ρεύματος W σε mA
- Πρόσθεση των τιμών ρεύματος U και V
- Πρόσθεση της τιμής ρεύματος W
- Σταθερά αριθμός φάσεων = 3
- Διαίρεση του συνολικού ρεύματος με τον αριθμό των φάσεων
- Αποτέλεσμα της μέσης τιμής ρεύματος σε mA
Υπολογισμός ασυμμετρίας ρεύματος
Η ασυμμετρία ρεύματος σε ποσοστό υπολογίζεται από τις διαφορές ρεύματος (U-V, V-W και W-U) και την μέση τιμή ρεύματος και των τριών φάσεων. Αυτή η τιμή απαιτείται για τη δημιουργία οριακών τιμών σε αυτήν την περίπτωση εφαρμογής.
Ασυμμετρία ρεύματος = ∆(ρεύμα κινητήρα)/(μέσο ρεύμα) * 100%
- Διαφορά ρεύματος U - V σε mA
- Μέση τιμή ρεύματος U - V - W
- Η διαφορά ρεύματος διαιρείται με το μέσο ρεύμα
- Σταθερά 100%
- Ο λόγος της διαφοράς ρεύματος προς τη μέση τιμή ρεύματος, πολλαπλασιασμένος επί 100%
- Στρογγυλοποίηση του αποτελέσματος σε 1 δεκαδικό ψηφίο
- Έξοδος της ασυμμετρίας ρεύματος σε ποσοστό
