Midvaal Water Company – 상태 모니터링을 통해 남아프리카 지역의 물 공급 보장
지구 표면의 약 3분의 2가 물로 덮여 있지만, 세계 인구 중 상당수가 물 부족으로 고통받는 지역에 살고 있습니다. 지하수는 다양한 이유로 점점 더 오염되고 있습니다. 그 결과, 식수는 전 세계적으로 질병의 가장 흔한 주 원인이 되고 있습니다. 현재의 사용 추세가 바뀌지 않는다면 2030년에는 전 세계 물 필요량의 60%만이 사용 가능할 것입니다.
따라서 ifm의 목표는 고객이 물을 절약할 수 있도록 돕는 것입니다. 혁신적인 자동화 솔루션은 구현하기 쉬울 뿐 아니라 기업이 물, 에너지 및 유지보수 비용을 절약하는 데 도움이 됩니다.
5개의 최신 모터 펌프 세트 (회색 모터 하우징)에는 IO-Link 센서 및 상태 모니터링 솔루션이 장착되어 있습니다. 3개의 기존 펌프 세트는 새로운 모터 세트를 설치하는 동안 생산에 사용되었습니다.
원격 모니터링을 위한 현대적이고 간단한 시스템
2019년 9월에 이 비영리 단체는 high-lift 펌프 스테이션 중 하나를 개량하기로 결정했습니다. 관례 상, 이 스테이션에는 아날로그 센서와 표준 인프라가 장착되어 있었습니다. "과거에는 복잡한 배선 구조 때문에 우리 기술자가 스테이션의 펌프를 PLC에 연결하는 데 일주일이 걸렸습니다.” 라고 Midvaal의 유지보수 관리자인 Mark Richards는 말합니다. "또한 많은 양의 케이블로 인하여 배선 오류가 쉽게 발생할 수 있어 복잡한 재작업을 해야 했습니다.”
Midvaal은 high-lift 펌프 스테이션의 펌프와 모터를 신뢰성 있게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 적시에 유지보수 작업 일정을 잡을 수 있는 원격 모니터링을 할 수 있도록 하여 성능을 보장하고 장기적으로 펌프 스테이션의 가치를 보존할 수 있는 혁신적이고 단순한 솔루션을 원했습니다.
선행 연구에서 모터와 펌프가 장착된 5개 세트에 컨트롤 및 모니터링 센서와 해당 인프라가 장착되었습니다. 이러한 각 세트는 3.3 KV의 전원을 공급하는 600KW 모터와 분당 43,000리터의 물을 60m 높이로 끌어올릴 수 있는 펌프로 구성됩니다. 또한 상태 모니터링, 배수조의 레벨 컨트롤 및 유입구와 배출구의 압력 모니터링이 구현되었습니다.
그림 1: Midvaal Water의 하이 리프트 펌프 스테이션 그림 2: 압력, 온도 및 진동등의 여러 센서가 값을 측정합니다.
ifm의 진동 모니터링 전문지식: 모든 것을 단일 소스로
Midvaal은 여러가지 요소를 고려하여 프로젝트 구현을 위한 자동화 파트너로 ifm을 선택하게 되었습니다. "ifm은 먼저 무역 박람회에서 우리에게 솔루션을 제시했고, 우리는 즉시 확신을 갖게 되었습니다. 케이블 요구사항이 적은 지능형 배선, 이더넷을 통해 PLC로 데이터를 전송할 수 있는 가능성, 진단 전자장치에 기록 데이터를 저장하는 기능은 우리에게 실질적인 부가가치를 제공했습니다." 라고 Richards 씨는 말합니다. "협업은 또한 ifm이 예를 들어 모든 한계값이 올바르게 설정되었는지 확인하는 등, 전문적인 조언과 전폭적인 구현 지원을 제공했기 때문에 외부 진동 전문가를 고용할 필요가 없다는 것을 의미했습니다. 현재까지도 ifm 전문가들은 과거 데이터를 분석할 때 도움이 필요할 때마다 진동 진단에 대한 다년간의 전문 지식을 제공해 줍니다.”
ifm 전문가들은 APJ Automation의 엔지니어링 사무소 Wasterspec cc 및 시스템 통합자와 함께 자동화 및 상태 모니터링 솔루션을 구현했습니다. 이 솔루션은 VSE151 진단 장치에서 데이터를 평가하는 VSA001 진동 센서로 구성됩니다. 이 센서는 온도 센서와 결합하여 시스템의 상태를 지속적으로 모니터링하고 모터 및 펌프의 유지보수 요구사항에 대한 가시성을 확보하는 데 필요한 데이터를 제공합니다. 또한, PG2454 압력 센서는 아날로그 디스플레이를 통해 원격 및 현장에서 펌프의 유입구 및 배출구에서 압력을 모니터링하는 데 사용됩니다.
압력 센서 PG2454가 현재값을 현장의 읽기 쉬운 디스플레이에 표시하고, IO-Link 변환기 DP2200을 통해 디지털 방식으로 전송합니다.
압력 및 온도 센서는 표준 M12 연결기술을 사용하여 AL1122 IO-Link 마스터에 연결됩니다. 이 타입의 마스터에는 PLC와 IT 시스템으로 데이터를 동시에 전송할 수 있는 EtherNet/IP 인터페이스가 갖추어져 있습니다. 진동 센서의 데이터도 동일한데, VSE151 진단 장치 또한 EtherNet/IP 인터페이스를 통해 PLC 및 IT 시스템과 직접 통신하기 때문입니다.
설치 시간이 단 일주일로, 80% 단축됨
IO-Link의 사용을 통해 센서 설치 시간이 크게 단축되었습니다. "예전에는 펌프와 모터 세트 5개를 설치하는 데에 유선 기술을 사용했을 때 5주가 필요했습니다. 주로 IO-Link를 기반으로 하는 최신 배선구조를 사용하면 소요시간은 그대로 1주일입니다. 다만, 그 안에 5개 펌프 모두를 작업할 수 있습니다."라고 Richards는 말합니다. 설치 중 시간을 절약할 수 있었을 뿐만 아니라, 이제 펌프 스테이션의 상태를 원격으로 모니터링할 수도 있게 되었습니다. 상태 모니터링용 소프트웨어 또한 ifm에서 제공합니다. "센서에서 인프라, IT 레벨에 이르기까지 ifm은 단일 소스에서 통합된 시스템을 제공합니다." 이는 ifm에 가능한 모든 질문을 답변해 주는 전속 담당자가 있으며, ifm으로 부터 항상 신속하고 유능한 지원을 받을 수 있다는 것을 의미합니다.”
IO-Link를 사용하기 전에는 아날로그 카드 (좌측)가 장착된 캐비닛 2개가 센서 값을 기록하는 데 필요했습니다. 배선 작업을 하기 위해 각 펌프마다 일주일이 필요했습니다. IO-Link (우측)를 사용하면 필요한 케이블 수와 공간이 줄어듭니다. IO-Link 마스터 및 VSE는 센서 데이터를 수집하고 Ethernet/IP를 통해 PLC로 전송합니다. Midvaal Water는 설치 시간을 80% 단축할 수 있었습니다.
결론
모터 펌프 모니터링 솔루션은 예지보전, 온라인 상태 모니터링, 배수조 레벨 조정 그리고 유입구 및 배출구의 압력 모니터링에 대한 고객의 요구사항을 만족해 줍니다. 또한 IO-Link 및 더 적은 말단 덕분에 문제 해결시간이 단축됩니다. 이를 통해 모터 및 펌프 등의 중요한 자산을 신뢰성 있게 보호할 수 있습니다. Midvaal Water Company는 남아프리카에서 가장 혁신적인 펌프 스테이션 중 하나인 공장을 소유함으로써 달성한 성과를 매우 자랑스럽게 생각합니다.
현장에서 그리고 원격으로 디스플레이를 통해 모든 값을 모니터링할 수 있습니다.
