- moneo: plataforma IIoT
- Casos prácticos
Supervisión de condiciones de un ventilador en función del consumo de corriente
El sistema de extracción central de una planta de fabricación está equipado con varios ventiladores. La potencia de estos ventiladores es un factor clave para la calidad de la extracción en toda la planta de fabricación.
En varios procesos de producción se requiere un sistema de extracción de aire para extraer humos de soldadura o de marcado láser, así como para garantizar la disponibilidad de las máquinas y, por lo tanto, de todo el proceso de fabricación. Por consiguiente, es esencial organizar un mantenimiento acorde a las necesidades.
Para lograr esto, se realiza un registro de los valores de corriente de cada una de las tres fases en uno de los ventiladores, de forma complementaria a la ya integrada supervisión de vibraciones. La medición de la diferencia de fase proporciona información adicional sobre el estado del motor del ventilador.
Situación inicial
Un fallo del compresor en este tipo de instalaciones tiene consecuencias de gran alcance:
- Paradas de la máquina, pues el calor residual no se disipa suficientemente
- Costes por las interrupciones de producción
- En determinadas circunstancias, elevados costes de reparación
- Riesgo para la salud del personal de la instalación, ya que no se extraen los humos de soldadura
- Problemas de calidad durante el marcado láser, dado que el polvo fino no se extrae adecuadamente
En el peor de los casos, se produce la completa paralización de toda el área de producción.
La supervisión de vibraciones del ventilador y su conexión de datos a moneo ya proporciona información para detectar posibles daños.
Para obtener una visión completa de la evaluación, faltan los datos adicionales sobre el estado eléctrico del ventilador y del convertidor de frecuencia anterior.
Objetivo del proyecto
Ampliación de la supervisión del ventilador basándose en las condiciones mediante la medición de la diferencia de fase
El objetivo es una monitorización exhaustiva del funcionamiento del ventilador:
- Supervisión de los devanados del motor
- Correcta movilidad de los componentes giratorios
- Electrónica del convertidor de frecuencia
Ejecución
moneo|RTM se instala de forma centralizada en un servidor. Los maestros IO-Link están conectados al servidor a través de una VLAN interna.
ifm ofrece una amplia gama de componentes de automatización. Para esta aplicación se eligieron tres convertidores de corriente ZJF055 y el módulo de entrada/salida IO-Link AL2605.
Estos convertidores de corriente abarcan todas las líneas de alimentación de las tres fases de corriente alterna U/V/W entre el convertidor de frecuencia y los bornes de conexión del ventilador. Los convertidores transmiten los valores de medición como señales analógicas de 4...20mA a las salidas de señal. El AL2605 convierte estas señales de 4...20mA en señales IO-Link.
A través de un maestro IO-Link de la gama AL1352 se envían los datos a moneo|RTM.
Los valores del consumo de corriente de las tres líneas de alimentación U/V/W se medirán con la ayuda de tres convertidores de corriente.
Para obtener valores de proceso concluyentes, el valor de medición del convertidor de corriente se debe convertir en el valor de corriente real (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) del convertidor. Esto se realiza en moneo|RTM a través de la función "Valores calculados" (Calculated Values).
Es posible la detección de los siguientes patrones de daños eléctricos y mecánicos:
- Cortocircuitos en el devanado del motor
- Rigidez de los componentes giratorios
- Avería en el convertidor de frecuencia
A partir de los valores de corriente determinados:
- se calcula la diferencia de las tres fases
- se determina la corriente media de las tres fases
- se comparan los valores entre sí
Proyecto completado con éxito
Optimización del proceso al pasar de un mantenimiento basado en el tiempo a un mantenimiento basado en las condiciones
Gracias al exhaustivo registro de datos, cualquier fallo emergente se puede detectar en una fase temprana. Esto permite planificar y ejecutar los trabajos de mantenimiento en función de las necesidades. Se trata de un factor decisivo que refuerza la seguridad del proceso en toda la instalación.
Los valores de corriente permiten obtener información sobre posibles cortocircuitos en el devanado del motor, rigidez de los componentes giratorios y averías en el convertidor de frecuencia.
Panel de control
Obtenga una visión general en el panel de control de moneo
El panel de control proporciona al usuario una visión general de los valores del proceso relevantes para esta instalación.
- Valor de corriente actual medido en mA U | V | W
- Diferencia de fase U-V | V-W | W-U
- Desequilibrio de corriente U-V | V-W | W-U
- Corriente media de cada una de las tres fases
Análisis
El usuario puede acceder a los datos históricos a través de la función de análisis y comparar varios valores del proceso entre sí. El diagrama muestra los valores de corriente de U, V y W en mA.
En este caso, se puede ver claramente que en la fase de puesta en marcha ① se produce una sobreoscilación; y durante el funcionamiento normal ②, los valores de corriente se estabilizan. En el momento de desconexión ③, se produce un pequeño pico debido a las inductancias del motor.
- Fase de puesta en marcha
- Funcionamiento normal
- Momento de desconexión
Ajustes y reglas: administración de valores límite
Valores límite estáticos
El llamado desequilibrio de corriente no debe exceder el 10% en máquinas trifásicas. Para cada valor de diferencia, se activa una alarma cuando se alcanza un valor ≥10%.
- Alarma si se excede el 10% de desviación de U-V
- Alarma si se excede el 10% de desviación de V-W
- Alarma si se excede el 10% de desviación de W-U
No es necesaria una supervisión basada en un valor límite de aviso, ya que la banda de tolerancia de hasta el 10% se puede aplicar cuando el motor del ventilador se pone en marcha o cuando se producen cambios de carga repentinos.
- Valor límite de alarma
- Tiempo de retardo de la alarma
Reglas de procesamiento de tickets
Esta función facilita la definición de lo que debe suceder después de la activación de un aviso o una alarma, por ejemplo:
- Notificación por correo electrónico
- Integración en SAP
Para aplicaciones en las que son necesarias medidas de mantenimiento, se recomienda una planificación anticipada del trabajo de servicio.
Calculated Values: valores calculados
Los datos del proceso se pueden seguir procesando mediante la función de valores calculados. En este caso práctico, se realizan diferentes operaciones:
- Conversión de señal analógica 4..20mA en un valor de corriente del convertidor para el cálculo de la corriente del motor
- Cálculo de la diferencia de fase
- Cálculo de la corriente media de las tres fases
- Cálculo del desequilibrio de corriente
En este caso práctico, se supervisa cada una de las tres fases del motor de accionamiento, por lo que a veces el cálculo se debe realizar varias veces.
Conversión de señal analógica 4..20mA en un valor de corriente del convertidor para el cálculo de la corriente del motor
El convertidor de corriente empleado proporciona una señal analógica de 4..20mA, que primero se debe convertir en un valor de proceso en mA. Esto se debe hacer para cada una de las tres fases.
Motor Current = (AIN-4.000) * ((AEP-ASP)/(16.000)) + ASP
Modelador de flujo de datos
- Valor analógico de la corriente del convertidor de corriente (4...20mA)
- Constante: punto inicial analógico (0 mA = 4 mA)
- Constante: punto final analógico (10.000 mA = 20 mA)
- Intervalo de corriente: valor analógico (20.000 – 4.000 = 16.000)
- Valor de offset analógico (4...20mA a 0 ... 16mA)
- Cálculo: punto inicial delta al punto final (AEP – ASP = ∆A)
- Cálculo: factor de corriente a corriente en mA (∆A / 16 mA = factor)
- Multiplicación del valor de corriente (0...16mA) por el factor
- Resultado del valor de corriente en mA
Cálculo de la diferencia de fase
Para calcular el desequilibrio de la corriente, se debe calcular primero la corriente diferencial entre las distintas fases (U-V, V-W y W-U).
∆Motor Current = Motor Current U - Motor Current V
- Valor de la corriente 1 de un convertidor de corriente en mA, por ejemplo, U
- Valor de la corriente 2 de un convertidor de corriente en mA, por ejemplo, V
- Cálculo de la diferencia absoluta entre las fases U y V
- Diferencia de corriente en mA
Cálculo de la corriente media de las tres fases
Para poder indicar posteriormente el desequilibrio de corriente en %, primero se debe crear una base del 100%, para lo cual se determina el valor medio de las 3 fases.
Average Current = (Motor Current U + Motor Current V + Motor Current W)/3
- Valor de corriente U en mA
- Valor de corriente V en mA
- Valor de corriente W en mA
- Suma de los valores de corriente de U y V
- Suma del valor de corriente de W
- Constante número de fases = 3
- División de la corriente total por el número de fases
- Resultado de la corriente media en mA
Cálculo del desequilibrio de corriente
A partir de las diferencias de corriente (U-V, V-W y W-U) y de la corriente media de las tres fases, se calcula el desequilibrio de corriente en porcentaje. Este valor es necesario para crear valores límite en este caso práctico.
Current Asymmetry = (∆Motor Current)/(Average Current) * 100%
- Diferencia de corriente U - V en mA
- Corriente media U – V – W
- Diferencia de corriente dividida por la corriente media
- Constante 100%
- Relación entre la diferencia de corriente y la corriente media multiplicada por 100%
- Redondeo del resultado a un decimal
- Indicación del desequilibrio de corriente en porcentaje
