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에너지 효율성 측정의 기초가 되는 공작 기계의 압축공기 모니터링

기계 공학
공작기계
효율성
에너지
Monitoring and maintenance
상태 모니터링
Use Case

압축공기 비용 추적

공작 기계의 생산 프로세스는 지속적으로 압축공기를 필요로 합니다. 센서 생산에서는 완제품 생산에 필요한 각종 장치를 자체적으로 제작합니다. 이러한 프로세스는 종종 공작 기계에서 이루어집니다.

공작 기계의 생산 프로세스는 압축공기를 필요로 합니다:

  • 과압의 도움으로 빈 공간을 밀봉하는 "씰링 에어"로 사용
  • 공구 교환 중 기계 프로세스용
  • 공구 교체 전후에 공구를 세척하는 "퍼징 에어"로 사용
  • 공작 기계에서 제조된 부품을 제거할 때 칩을 제거하기 위한 "퍼징 에어"로 사용
  • 절삭유와 접촉해서는 안 되는 민감한 플라스틱 부품에 사용되는 공구 냉각용

압축공기 생산은 제조의 주요 비용 요소 중 하나입니다. 그러므로 에너지 효율성 측정은 높은 잠재력을 가지고 있습니다.

초기 상황

상태 기반 수량 및 비용 추적이 없는 압축공기 표시

기본적으로 모든 공작 기계는 다양한 작동 상태를 표시하는 일반 디스플레이 기기를 제공합니다. 그러나 관련 비용과 상관관계가 있는 압축공기 소모량의 프로세스 데이터는 모니터링되지 않습니다.
따라서 에너지 관리 및 에너지 효율 측정 측면에서 평가가 불가능합니다.

  • 기계 상태에 따른 압축공기 비용은 얼마입니까?
  • 어디에서 비용과 에너지를 절약할 수 있습니까?

데이터베이스가 없으면 이러한 질문에 대한 답변을 찾을 수 없습니다.

프로젝트의 목적

에너지 절약 조치를 이행하기 위한 압축공기 비용 평가

  • 공작 기계의 에너지 효율적인 작동
  • 에너지 절약 조치를 평가 및 구성하기 위한 다양한 압축공기 비용 계산
  • 누수로 인한 대기 운영에서 불필요한 비용 파악 및 가시화
  • 에너지 및 운영 비용 절감을 통한 ‘친환경 공장’ 실현

구현

moneo RTM을 통한 압축공기 모니터링

moneo RTM은 서버 중앙에 설치되어 있습니다.

ifm은 광범위한 자동화 구성요소를 보유합니다. 이 어플리케이션의 경우, 공작 기계의 압축공기 공급 장치와 압축공기 에어건 상부에 SD6500 압축공기 측정기를 설치했습니다.

센서 데이터는 AL1350 시리즈의 IO-Link 마스터를 통해 moneo RTM에 제공됩니다. IO-Link 마스터는 내부 VLAN을 통해 서버에 연결됩니다.

데이터 모니터링, 임계값 관리 및 계산은 moneo RTM으로 수행됩니다.

결과

에너지 절약 잠재력을 가시화하는 moneo RTM

moneo RTM을 통한 데이터 수집, 가시화 및 유량값의 오프셋은 다양한 압축공기 비용을 계산할 수 있는 기반을 제공합니다.

이러한 데이터를 통해 에너지 절약 조치의 전용 평가 및 구성이 가능합니다. 대기 작업에서 불필요한 비용을 파악하므로 이제 압축공기의 낭비 없이 공작 기계를 보다 효율적으로 운영할 수 있게 되었습니다.

'친환경 공장'을 목표로 에너지 및 운영 비용을 절감할 수 있습니다.

시스템 구조

  1. 공작 기계의 공급 라인에 있는 SD6500 압축공기 계량기
  2. 압축공기 건의 공급 라인에 있는 SD6500 압축 공기 계량기
  3. AL1350 IO-Link 마스터

배선도

  1. 공작 기계의 공급 라인에 있는 SD6500 압축공기 계량기
  2. 압축공기 건의 공급 라인에 있는 SD6500 압축공기 계량기
  3. AL1350 IO-Link 마스터

대시보드

moneo 대시보드에서 개요를 확인하실 수 있습니다. 대시보드는 사용자에게 이 설비에 대한 관련 프로세스 값 개요를 제공합니다.

  1. 현재 총 압축공기 - 유량 (CDS)** (m³/h)*
  2. 현재 압력 (bar)
  3. 총 압축공기 소모량 - 토탈라이저 (CDS)** (m³)*
  4. 현재 압축공기 비용 (CDS)** (€/h)*
  5. 총 압축공기 비용 (CDS)** (€)*
  6. 기계 상태 “기계 on” (CDS)** (On/Off)
  7. 기계 상태 “기계 standby” (CDS)** (On/Off)
  8. 기계 상태 “기계 off” (CDS)** (On/Off)

"압축공기" 대시보드에서 사용자는 이 설비와 관련된 모든 압축공기 프로세스 값을 한 눈에 볼 수 있습니다.

  1. 기계 - 현재 압축공기 소모량 (m³/h)
  2. 기계 - 현재 압력 (bar)
  3. 현재 압축공기 온도 (°C)
  4. 기계 - 압축공기 소모량 (m³)*
  5. 기계 - 압축공기 비용 (€)*
  6. 압축공기 건 (gun) - 현재 압축공기 소모량 (m³/h)
  7. 압축공기 건 (gun) - 현재 압력 (bar)
  8. 압축공기 건 (gun) - 현재 압축공기 온도 (°C)
  9. 압축공기 건 (gun) - 압축공기 소모량 (m³)*
  10. 압축공기 건 (gun) - 압축공기 비용 (CDS)** (€)*
  11. 현재 총 압축공기 - 유량 (CDS)** (m³/h)*
  12. 총 압축공기 소모량 - 토탈라이저 (CDS)** (m³)*
  13. 현재 압축공기 비용 (CDS)** (€/h)*
  14. 총 압축공기 비용 (CDS)** (€)*

“기계 상태” 대시보드에서 사용자는 기계의 현재 작동상태와 해당 기계상태에서 경과된 작동시간을 확인할 수 있습니다.

  1. 기계 상태 “기계 on” (CDS)** (On/Off)
  2. 기계 상태 “기계 standby” (CDS)** (On/Off)
  3. 기계 상태 “기계 off” (CDS)** (On/Off)
  4. 시간 - 기계 ON (CDS)** (h)*
  5. 시간 - 기계 STANDBY (CDS)** (h)*
  6. 시간 - 기계 OFF (CDS)** (h)*

'프로세스 최적화' 대시보드에서 사용자는 기계 작동 상태별로 에너지 소모량을 확인할 수 있습니다. 이렇게 얻은 통찰력은 에너지 소비를 최적화하는 데 사용할 수 있습니다.

  1. 총 압축공기 비용 (CDS)** (€)*
  2. 압축공기 비용 기계 (CDS)** (€)*
  3. 대기 중인 기계 압축공기 비용 (CDS)** (€)*

* 카운팅 시작은 센서 셋업이었습니다. 재설정은 센서 또는 moneo configure를 통하여 수행됩니다.
** 주의사항! 재설정하면 지금까지 계산된 모든 값 또한 재설정됩니다! CDS (Calculated Data Source: 계산된 데이터 소스)는 moneo Dataflow Modeler를 통해 계산된 값을 의미합니다

분석

분석 기능을 사용하여 자세한 내용을 확인할 수 있습니다. 스크린샷은 압축공기의 유량값을 통해 공작 기계의 작동 상태를 쉽게 파악할 수 있는 방법을 보여줍니다.

  1. 기계 상태 “기계 off” (0m³/h)***
  2. 기계 상태 “기계 standby” (approx. 19m³/h)***
  3. 기계 상태 “기계 on” (>20m³/h)***

*** 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정됩니다

세팅 & 규칙: 임계값 관리

태스크 & 티켓

정의된 제한값이 초과되거나 미달되는 경우 해당 프로세스 값에 대한 티켓이 생성됩니다. 적색 신호등과 팝업 경고 메시지는 압력 임계값을 위반했음을 나타냅니다.

이 작업은 담당 직원이 인수하고 처리할 수 있습니다. 코멘트 기능을 통하여 실현된 조치 및 솔루션 설명을 즉시 문서화할 수 있습니다. 다음과 알림 옵션 사용이 가능합니다:

상세정보

계산된 값

moneo를 사용하면 센서의 프로세스 값에서 더 많은 정보를 계산해 낼수 있습니다. ‘Dataflow Modeler’를 사용하면 예를 들어 ‘Dataflow Modeler’에서 센서의 데이터소스를 결합하고 오프셋하는 등 계산된 값을 사용자 지정으로 생성할 수 있습니다.

총 압축공기 소모량 계산:

  1. 공작 기계 전면에 있는 SD6500 압축공기 계량기 토탈라이저 (m³)
  2. 압축공기 건 (gun) 전면에 있는 SD6500 압축공기 계량기 토탈라이저 (m³)
  3. 펑션 블록 "더하기" - 총 압축공기 소모량 계산
  4. 결과 - 총 소모량 (m³)

공작 기계의 압축공기 비용 계산:

  1. 공작 기계 전면에 있는 SD6500 압축공기 계량기 토탈라이저 (m³)
  2. 압축공기 1m³의 에너지 가격 - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 함 (€/cent)
  3. 센트에서 유로로 변환 시 상수 "100"
  4. 펑션 블록 "나누기" - 센트에서 유로로 변환
  5. 펑션 블록 "곱하기" - 에너지 비용 계산
  6. 펑션 블록 "반올림" - 에너지 비용은 소수점 둘째 자리에서 반올림됨
  7. 결과 - 공작 기계의 압축공기 비용 (€)

공작 기계 상태 "기계 on" 결정:

  1. SD6500 압축공기 계량기의 유량값 (m³/h)
  2. 기계 상태 "기계 on"을 결정하기 위한 상수 "20" - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 함 m³/h)
  3. 펑션 블록 "비교" - A가 B보다 크면 출력은 true 입니다.
  4. 펑션 블록 "불 (bool) 방식에 두배" - 불 (bool)값을 숫자값으로 변환 true = 1 / false = 0
  5. 결과 - 공작 기계 작동 상태 = on (true = 1 / false = 0)

공작 기계 상태 "기계 off" 결정:

  1. SD6500 압축공기 계량기의 유량값 (m³/h)
  2. 기계 상태 “기계 off”를 결정하기 위한 상수 "1” - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 합니다 (m³/h).
  3. 펑션 블록 "비교" - A가 B보다 작으면 출력은 true 입니다
  4. 펑션 블록 "불 (bool) 방식에 두배" - 불 (bool) 값을 숫자값으로 변환: true = 1 / false = 0
  5. 결과 - 공작 기계 작동 상태 = off (true = 1 / false = 0)

공작 기계 상태 "기계 standby" 결정:

  1. SD6500 압축공기 계량기의 유량값 (m³/h)
  2. 기계 상태 “기계 off”를 결정하기 위한 상수 "1” - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 합니다 (m³/h).
  3. 기계 상태 "기계 on"을 결정하기 위한 상수 "20" - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 함 m³/h)
  4. 펑션 블록 "비교" - A가 B보다 크면 출력은 true 입니다.
  5. 펑션 블록 "비교" - A가 B보다 작으면 출력은 true 입니다
  6. 펑션 블록 "And" - A와 B가 true이면 출력은 true 입니다.
  7. 펑션 블록 "불 (bool) 방식에 두배" - 불 (bool)값을 숫자값으로 변환 true = 1 / false = 0
  8. 결과 - 공작 기계 작동 상태 = off (true = 1 / false = 0)

공작 기계의 생산 시간 계산:

  1. 계산된 기계 상태 "기계 on” (true = 1 / false = 0)
  2. 펑션 블록 "두배로 불 (bool) 방식" - 숫자값을 불 (bool) 값 1 = true / 0 = false으로 변환
  3. 펑션 블록 "시간 카운터" - 트리거 입력 1 = true가 되는 즉시 카운트됩니다.
  4. 펑션 블록 "반올림" - 카운터값은 소수점 두자리에서 반올림됩니다.
  5. 결과 - "On" 상태의 공작 기계 시간 (h)

대기 에너지 비용 계산:

  1. 계산된 값 공작 기계 대기시간 (시간)
  2. 상수 "19" 기계의 평균 대기 소비 전력 - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 함 (m³/h)
  3. 압축공기 1m³의 에너지 가격 - 어플리케이션에 따라 개별적으로 결정해야 함 (€/cent)
  4. 센트에서 유로로 변환 시 상수 "100"
  5. 펑션 블록 "나누기" - 센트에서 유로로 변환
  6. 펑션 블록 "곱하기" - 평균 대기 에너지 비용 계산
  7. 펑션 블록 "곱하기" - 에너지 비용 계산
  8. 펑션 블록 "반올림" - 에너지 비용은 소수점 둘째 자리에서 반올림됨
  9. 결과 - 대기 중인 공작 기계의 압축공기 비용 (€)

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