moneo: IIoT-plattform
Use cases

Upptäckt av en kompressors driftsstatus baserat på strömförbrukningen

Upptäckt av en kompressors drifttimmar baserat på driftsstatusen.

Att en kompressor fungerar korrekt är viktigt för produktionsprocesserna. Tillgången till en kompressor har en enorm inverkan på många produktionsrelevanta system och processer.

Viktiga nyckeltal för detta tillhandahålls genom registrering av kompressorns faktiska drifttimmar via effektförbrukningen.

I regel utförs underhållet med regelbundna intervaller. Progressiva skador upptäcks därför för sent och leder till oplanerade driftstopp och höga reparationskostnader.

Utgångsläge

Inget behovsbaserat underhåll av kompressorn

Hittills har drifttimmarna endast registrerats via kompressordrivningens rotationshastighet och inte via den faktiska användningen.

Kompressorer kan arbeta i olika drifttillstånd. På grund av skillnaderna i belastning utsätts kompressorns enskilda komponenter för olika nivåer av påfrestningar med tiden. I obelastat läge är kompressorn i vila och slits inte ut.

Kompressorns drifttimmar registreras för närvarande endast via drivmotorns varvtal. Denna metod kan inte skilja mellan obelastat och belastat.
Därför är det inte möjligt att fastställa antalet drifttimmar per driftområde med avseende på obelastat/belastat.

Underhållet planerades in med regelbundna intervaller, oavsett hur mycket systemet faktiskt hade använts under denna period.

Projektets mål

Upptäckt av kompressorns strömförbrukning och vidare bearbetning i moneo som grund för behovsbaserat underhåll

Syftet är att organisera ett behovsbaserat underhåll med hjälp av datainsamling.

Värdet för strömförbrukningen ska mätas med hjälp av en strömomvandlare. Dessutom ska kompressorns olika driftområden bestämmas och visualiseras och deras respektive tider beräknas. Användningstid och tillhörande slitage upptäcks.

Implementering

Moneo RTM installeras centralt på en server. Flera IO-Link-master ansluts till en server via ett internt VLAN.

ifm har ett stort utbud av automationskomponenter. Strömomvandlaren ZJF055 och utvärderingssystemet och displayen DP2200 för analoga signaler valdes för den här tillämpningen.

Strömomvandlaren används för en fas av de trefasiga matningsledningarna till kompressorn. Omvandlarens uppmätta värde är tillgängligt som en 4–20 mA analog signal i signalutgången. Detta värde konverteras från 4–20 mA till en IO-Link-signal via DP2200. Man måste ta hänsyn till att DP2200:s interna belastning är aktiverad.

Y-banan

Uppgifterna levereras till moneo RTM via en IO-Link-master i AL1352-serien.

För att få användbara processvärden måste strömomvandlarens uppmätta värde omvandlas till omvandlarens faktiska strömvärde (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Detta görs i moneo RTM via funktionen "Beräknade värden".

I analysen används sedan det beräknade strömvärdet för att känna igen kompressorns respektive driftområde.

Arbetsområde	Strömförbrukning A
Av	< 1
Obelastat	1–40
Belastat	> 40

Resultat

Organisering av behovsbaserat underhåll

Genom registrering av den förbrukade strömmen är det möjligt att fastställa det aktuella driftområdet. Detta gör det möjligt att räkna drifttimmarna inom respektive kompressordriftområde. Utifrån dessa uppgifter kan underhållet av kompressorn planeras utifrån behoven.

Bedömning av anläggningens kapacitetsutnyttjande

Dessutom kan information om anläggningens kapacitetsutnyttjande beräknas.
Om produktionsanläggningen byggs ut kan detta värde användas till exempel för att avgöra om kapaciteten hos den befintliga kompressorn eller de befintliga kompressorerna fortfarande är tillräcklig.
Det är också möjligt att bedöma den tillgängliga tryckluftskapaciteten med avseende på möjliga besparingar av energikostnader vid användning av olika aggregat.

Systemstruktur

Strömomvandlare
Signalomvandlare för analog 4–20 mA till IO-Link (DP2200)
IO-Link-master

Manöverpanel

Översikt över moneos manöverpanel.

Manöverpanelen ger användaren en överblick över alla relevanta processvärden för denna anläggning.

Räknare för drifttimmar AV
Räknare för drifttimmar OBELASTAT
Räknare för drifttimmar BELASTAT
Förhållandet mellan OBELASTAT-tiden och den totala körtiden
Förhållandet mellan BELASTAT och total körtid

Analys

Analysfunktionen kan användas för att få tillgång till historiska data och jämföra olika processvärden. En typisk karakteristikkurva visas i diagrammet:

AV (a) - BELASTAT (b) - OBELASTAT (c)

Det kan observeras att hastigheten (lila) är densamma för BELASTAT och OBELASTAT. Strömförbrukningen (blå) och det energiarbete som därmed omvandlas skiljer sig dock avsevärt i de två driftområdena.

Hastigheten når maximalt värde, strömförbrukning för AV och OBELASTAT-området
Strömförbrukning i BELASTAT-området

Inställningar och regler: Hantera tröskelvärden

Statiska trösklar

Driftstimmarna för de enskilda driftsstatusarna kan övervakas statiskt. Till exempel kan motsvarande ärenden genereras efter ett visst antal timmar inom belastningsområdet eller ett visst antal timmar av den totala körtiden. För detta ändamål finns det varnings- och larmärenden som kan användas för planering i rätt tid.

Varning efter 950 drifttimmar i belastningsområdet
Larm efter 1000 drifttimmar i belastningsområdet

Regler för ärendehantering

Den här funktionen kan användas för att enkelt definiera vad som ska hända efter att en varning eller ett larm har utlösts, t.ex:

Meddelande via e-post
SAP-integrering

Beräknade värden

Funktionen “Beräknade värden” används för att vidarebearbeta processdata.

Konvertering från ett analogt värde till ett strömvärde

I det här användningsfallet omvandlas den analoga strömsignalen från givaren till värdet för strömflödet genom ledaren i enheten ampere.

Motorström = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)

Analogt strömvärde för strömomvandlaren (4–20 mA)
Analog startpunkt 0–4 mA.
Analog slutpunkt 50–20 mA.
Strömspann analogt värde (20 mA - 4 mA = 16 mA)
Offset analogt värde (4...20 mA to 0...16 mA)
Beräkning av delta för startpunkt till slutpunkt (AEP–ASP = ∆A)
Beräkning av faktorn för ström till pascal (∆A/16 mA = faktor)
Multiplikation av strömvärdet (0–16 mA) med faktorn
Avrundning av resultatet till en decimal
Resultatet av strömflödet i A

Beräkning av drifttimmarna

Värdena för strömförbrukningen i respektive driftområde som fastställs med hjälp av analysfunktionen kan användas för att skapa olika räknare för drifttimmar. Dessa beräknar den tid som tillbringas i respektive driftsstatus.