- moneo: IIoT 플랫폼
- Use cases
moneo SmartLimitWatcher로 스마트한 펌프 모니터링
공급 펌프의 광범위한 상태 모니터링
공급 펌프는 CIP 설비의 중앙 구성요소 중 하나입니다. 전체 시스템을 통해 매체가 순환되도록 합니다. 공급 펌프가 고장나면, 전체 설비 프로세스가 중단됩니다.
세척 단계에 따라 펌프가 다양한 속도로 작동하므로 정적 모니터링이 어렵습니다.
목표는 적시에 작동 상태의 편차를 감지하고 보고하기 위하여 AI (인공 지능) 기반 펌프 모니터링을 구현하는 것입니다. 유지보수 작업은 실시간으로 수행될 수 있습니다.
초기 상황
진동 및 속도 모니터링을 포함한 펌프의 프로세스 모니터링은 수행되지 않거나 겨우 정적 프로세스 변수에 대해 매우 제한된 정도로만 수행됩니다. moneo와 같은 모니터링 또는 가시화 시스템이 설치되어 있지 않습니다. 따라서 펌프 손상이 발생하는 것은 적시에 나타나지 않습니다.
프로젝트의 목적
중요한 프로세스 변수 기록 및 스마트한 펌프 모니터링
적합한 IO-Link 센서를 사용하여 펌프의 주요 프로세스 변수가 기록됩니다.
- 유량
- 속도
- 압력
- 온도
- 진동 데이터
정상 상태의 데이터 기록에서 작동 상태와 무관하게 모니터링되는 모델을 생성하여 정상 상태로부터의 편차 (이상)를 감지할 수 있습니다.
구현
DataScienceToolbox 및 SmartLimitWatcher 기능을 포함한 moneo|RTM은 서버에 중앙 집중적으로 설치됩니다. IO-Link 마스터는 내부 VLAN을 통해 서버에 연결됩니다. 사용되는 센서는 각각 IO-Link 마스터에 연결됩니다.
moneo|RTM은 데이터를 기록하고 가시화합니다. DataScienceToolbox의 SmartLimitWatcher 기능은 기록된 데이터를 분석하고 해당 모델을 계산하는 데 사용됩니다. 티치인 단계 후, 이 모델은 펌프 모니터링을 인계받아 정상 상태와의 편차를 보고합니다.
펌프는 다양한 상태 (예: 부하 또는 무부하)로 작동됩니다. 이러한 각 상태에서 상이한 임계값이 허용됩니다. DataScienceToolbox의 SmartLimitWatcher 기능은 동적으로 임계값을 세팅할 수 있습니다. 프로세스 값이 특정 신뢰 범위를 벗어나면 정적 임계값과 함께 경고 또는 경보가 발생합니다.
유량 (타겟 변수)을 모니터링하기 위하여 SmartLimitWatcher가 사용됩니다. 지원 변수 (속도, 펌프 압력, 진동 데이터)가 이 목적으로 사용됩니다. 다양한 작동상태에서의 흐름 특성을 설명합니다. 예를 들어, 유량이 증가하면 속도와 펌프 압력 또한 증가합니다.
결과
- 간단함 데이터 과학 전문지식이 필요하지 않음. 생산 및 유지보수 관리자를 위한 간단한 5단계 wizard를 가진 실용적인 솔루션.
- 편리함
자동화된 데이터 준비 및 품질 확인. 복잡한 데이터 전처리가 필요하지 않음. - 스마트함
가장 적합한 AI 모델 선택. 모니터링 정확도의 자동 모델 트레이닝 및 검증. - 신뢰성
시간 기반 및 상태기반 모니터링. 타겟 변수에 대한 동적 기대범위를 사용한 영구적인 배후배경 모니터링. - 맞춤형 기능
맞춤형 경고 및 알람. 이상징후 감지의 민감도 조정 가능.
데이터 기록의 투명성이 향상되어 최적화 가능성이 높아졌습니다. 설비 가동시간이 높아지므로 전체 프로세스가 개선되었습니다. 통합된 알람 관리를 통하여 변화하는 프로세스 파라메터에 신속하게 대응하므로 유지보수 최적화합니다. 모든 측정은 프로세스 및 제품 품질을 향상시킵니다. moneo|RTM은 상세한 프로세스 가시화를 보장합니다.
결론
기존 PLC 또는 소프트웨어의 변경이나 개입없이 설비가 성공적으로 디지털화되었습니다.
시스템 구조
- 스피드 모니터
- 온도 센서
- 진동센서
- 압력센서
- 유량 센서
- IO-Link 마스터
대시보드
moneo 대시보드에서 개요를 확인하실 수 있습니다.
대시보드는 사용자에게 이 설비에 대한 관련 프로세스 값 개요를 제공합니다.
- 펌프 배출구의 현재 유량 (L/min)
- 펌프 배출구의 현재 압력 (bar)
- 진동 데이터 개요 (a-RMS, v-RMS, a-Peak)
- 작동 시간 카운터
- 펌프 모터 표면 온도 (°C)
- 모터 속도 (rpm)와 유량 (L/min) 비교
분석
분석 기능을 사용하여 데이터 히스토리에 액세스하고 다양한 프로세스 값을 비교할 수 있습니다. 이 다이어그램은 시동 ①, 작동 ② 및 정지 ③의 전형적인 특성 곡선을 보여줍니다.
속도 및 압력 곡선이 거의 동일함을 확인할 수 있습니다. 시스템의 흐름은 매체의 관성으로 인해 정상적인 현상으로 약간 지연됩니다.
- 청색 = 흐름
- 흰색 = 압력
- 녹색 = 속도
세팅 & 규칙: 임계값 관리
정적 임계값
펌프의 다양한 파라메터는 작동상태와 무관하므로 정적으로 모니터링할 수 있습니다. 예를 들어, 이 경우 모터 온도는 50 °C를 넘지 않아야 합니다. 정적 경고 및 알람 임계값을 세팅하여 쉽게 달성될 수 있습니다.
동적 임계값 (SmartLimitWatcher)
이 경우, SmartLimitWatcher를 사용하여 펌프의 흐름 (타겟 변수)을 모니터링합니다.
지원변수 (펌프 압력, 속도 및 가속도 값)를 사용하여 프로세스 값 주위에 신뢰 대역이 생성되는 모델이 계산됩니다. 다양한 작동상태를 고려하여 흐름에 대한 임계값을 정의합니다.
민감도에 따라 신뢰 대역의 폭은 파라메터 (비활성, 낮음, 중간 및 높음)를 통해 하한 및 상한 경고 및 알람 임계값에 맞게 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 잘못된 경고나 알람을 숨길 수 있습니다.
티켓 프로세싱 규칙
이 기능을 사용하면 경고 또는 알람이 트리거된 후 어떤 일이 발생해야 하는지 쉽게 정의할 수 있습니다. 예를 들면:
- 이메일 통보
- SAP 통합
계산된 값
moneo는 센서의 프로세스 값 외에도 펌프의 작동시간을 기록합니다. 이 기능은 “작동시간 카운터” 템플릿을 사용하여 쉽고 빠르게 구현될 수 있습니다.
작동 상태를 설명하는 데이터 소스 ②가 필요합니다. 아래 사례에서는 속도가 사용되고 다음 임계값 ③이 세팅됩니다:
- 50 rpm 미만, 펌프 꺼짐
- 50 rpm 이상, 펌프 켜짐
- 작동시간 카운터 이름
- 데이터 소스
- 임계값
- 시간단위의 카운터 프로세스를 위한 현재 카운터 값 / 시작값