Övervakning av tryckluft i en verktygsmaskin som grund för energieffektivitetsåtgärder
Håll koll på kostnaderna för tryckluft
Verktygsmaskinernas produktionsprocesser kräver ständigt tryckluft. Vid givartillverkning tillverkas olika anordningar som behövs för att framställa den färdiga produkten internt. Dessa processer sker ofta i en verktygsmaskin.
I verktygsmaskinens produktionsprocess behövs tryckluft:
- som "tätningsluft" för att försegla ett hålrum med hjälp av övertryck
- för mekaniska processer vid verktygsbyte
- som "spolningsluft" för att rengöra verktyg före och efter byte av verktyg
- som "reningsluft" för att avlägsna eventuella spån från tillverkade delar när de tas bort från verktygsmaskinen
- för att kyla verktyg som används för känsliga plastdelar som inte får komma i kontakt med kylmedel
Produktionen av tryckluft är en av de största kostnadsfaktorerna i tillverkningen. Det är därför som energieffektivitetsåtgärder har en så stor potential.
Den inledande situationen
Tryckluftsindikering utan tillståndsbaserad kvantitets- och kostnadsuppföljning
Som standard har varje verktygsmaskin allmänna displayinstrument som visar de olika drifttillstånden. Processdata för tryckluftsförbrukningen och de därmed sammanhängande kostnaderna övervakas dock inte.
Därför är det inte möjligt att göra en utvärdering av energihushållning och energieffektivitetsåtgärder.
- Vad kostar tryckluften beroende på maskinens tillstånd?
- Var kan man spara kostnader och energi?
Utan en databas förblir dessa frågor obesvarade.
Projektets syfte
Bedömning av kostnaderna för tryckluft i syfte att genomföra energibesparande åtgärder
- Energieffektiv drift av verktygsmaskinen
- Beräkning av olika tryckluftskostnader för att bedöma och organisera energibesparande åtgärder
- Identifiering och visualisering av onödiga kostnader i viloläge på grund av läckor
- Minskning av energi- och driftskostnader för att bli en miljövänlig fabrik
Implementering
Övervakning av tryckluft med moneo RTM
moneo RTM installeras centralt på en server.
ifm erbjuder ett stort utbud av automatiseringskomponenter. I den här applikationen installerades SD6500-tryckluftsmätare vid verktygsmaskinens tryckluftstillförsel och uppströms från tryckluftspistolen.
Givardata levereras till moneo RTM via en IO-Link-master i AL1350-serien. IO-Link-master är ansluten till servern via en intern VLAN.
Dataövervakning, tröskelvärdeshantering och beräkningar utförs med moneo RTM.
Resultatet
moneo RTM visualiserar potentialen för energibesparing
Datainsamling, visualisering och förskjutning av flödesvärden via moneo RTM utgör grunden för beräkning av olika tryckluftskostnader.
Dessa data gör det möjligt att göra särskilda bedömningar och organisera energibesparande åtgärder. Onödiga kostnader för vilolägesdrift identifierades, och verktygsmaskinen kan nu drivas effektivare utan att slösa tryckluft.
Energi- och driftskostnaderna kan minskas med målet att bli en miljövänlig fabrik.
Systemstruktur
- SD6500-tryckluftsmätare i verktygsmaskinens matningsledning
- SD6500-tryckluftsmätare i tryckluftspistolens matningsledning
- AL1350 IO-Link-master
Ledningsdiagram
- SD6500-tryckluftsmätare i verktygsmaskinens matningsledning
- SD6500-tryckluftsmätare i tryckluftspistolens matningsledning
- AL1350 IO-Link-master
Manöverpanel
moneos manöverpanel i grova drag. Manöverpanelen ger användaren en överblick över alla relevanta processvärden för denna anläggning.
- Aktuellt totalt tryckluftsflöde (CDS)** (m³/h)*
- Aktuellt tryck (bar)
- Total förbrukning av tryckluft – summaräknare (CDS)** (m³)*
- Aktuella kostnader för tryckluft (CDS)** (€/h)*
- Totala kostnader för tryckluft (CDS)** (€)*
- Maskinstatus "Machine on" (CDS)** (på/av)
- Maskinstatus "Machine standby" (CDS)** (på/av)
- Maskinstatus "Machine off" (CDS)** (på/av)
På manöverpanelen "Compressed air" ser användaren alla relevanta värden för tryckluftsprocessen för anläggningen på en gång.
- Maskin – aktuell tryckluftsförbrukning (m³/h)
- Maskin – aktuellt tryck (bar)
- Aktuell tryckluftstemperatur (°C)
- Maskin – förbrukning av tryckluft (m³)*
- Maskin – kostnader för tryckluft (€)*
- Tryckluftspistol – aktuell tryckluftsförbrukning (m³/h)
- Tryckluftspistol – aktuellt tryck (bar)
- Tryckluftspistol – aktuell tryckluftstemperatur (°C)
- Tryckluftspistol – förbrukning av tryckluft (m³)*
- Tryckluftspistol – kostnader för tryckluft (CDS)** (€)*
- Aktuellt totalt tryckluftsflöde (CDS)** (m³/h)*
- Total förbrukning av tryckluft – summaräknare (CDS)** (m³)*
- Aktuella kostnader för tryckluft (CDS)** (€/h)*
- Totala kostnader för tryckluft (CDS)** (€)*
På manöverpanelen "Machine status" kan användaren se maskinens aktuella driftstatus och den förflutna drifttiden i den relevanta maskinstatusen.
- Maskinstatus "Machine on" (CDS)** (på/av)
- Maskinstatus "Machine standby" (CDS)** (på/av)
- Maskinstatus "Machine off" (CDS)** (på/av)
- Tid – Machine ON (CDS)** (h)*
- Tid – Machine STANDBY (CDS)** (h)*
- Tid – Machine OFF (CDS)** (h)*
På manöverpanelen "Process optimization" kan användaren se den energi som förbrukas av maskinens driftstatus. De insikter som erhålls kan användas för att optimera energiförbrukningen.
- Totala kostnader för tryckluft (CDS)** (€)*
- Kostnader för tryckluft, maskin (CDS)** (€)*
- Kostnader för tryckluft, maskin i viloläge (CDS)** (€)*
* Räkningsstart var inställningen av givaren. En återställning kan utföras via givaren eller via moneo configure.
** OBS! En återställning återställer också alla värden som beräknats hittills! CDS (Calculated Data Source) står för ett värde som beräknas med hjälp av moneo Dataflow Modeler
Analys
Analysfunktionen kan användas för att visa ytterligare detaljer. Skärmbilden visar hur verktygsmaskinens driftstatus enkelt kan identifieras med hjälp av tryckluftens flödesvärde.
- Maskinstatus "Machine off" (0 m³/h)***
- Maskinstatus "Machine standby" (ca. 19 m³/h)***
- Maskinstatus "Machine on" (> 20 m³/h)***
*** Fastställs individuellt beroende på tillämpningen
Inställningar och regler: Hantera tröskelvärden
Uppgifter & ärenden
När ett definierat gränsvärde har överskridits eller inte uppnås, skapas ett ärende för motsvarande processvärde. Ett rött trafikljus och ett popup-varningsmeddelande indikerar att ett trycktröskelvärde har överskridits.
Ärendet kan tas över och hanteras av ansvarig medarbetare. Via kommentarsfunktionen kan implementerade åtgärder och beskrivning av lösningar dokumenteras direkt. Följande alternativ för meddelanden är tillgängliga:
- E-post
- SAP-integrering
Beräknade värden
Med hjälp av moneo kan mycket mer information beräknas utifrån processvärdena från givarna. "Dataflow Modeler" gör det möjligt att skapa anpassade beräknade värden, t.ex. genom att kombinera och förskjuta datakällor från givare i en dataflödesmodell.
Beräkning av den totala tryckluftsförbrukningen:
- Summaräknare för SD6500-tryckluftsmätaren framför verktygsmaskinen (m³)
- Summaräknare för SD6500-tryckluftsmätaren framför tryckluftspistolen (m³)
- Funktionsblock "Addition" – beräkning av den totala tryckluftsförbrukningen
- Resultat – total förbrukning (m³)
Beräkning av verktygsmaskinens tryckluftskostnader:
- Summaräknare för SD6500-tryckluftsmätaren framför verktygsmaskinen (m³)
- Energipris för 1 m³ tryckluft – måste fastställas individuellt beroende på användningsområde (€/cent)
- Konstant "100" för omräkning från cent till euro
- Funktionsblock "Division" – omräkning från cent till euro
- Funktionsblock "Multiplication" – beräkning av energikostnader
- Funktionsblock "Round" – energikostnaderna avrundas till två decimaler
- Resultat – verktygsmaskinens tryckluftskostnader (€)
Fastställande av verktygsmaskinens status "Machine on":
- Flödesvärde för SD6500-tryckluftsmätare (m³/h)
- Konstant "20" för att bestämma maskinstatusen "Machine on" – måste bestämmas individuellt beroende på användningsområde (m³/h)
- Funktionsblock "Comparison" – utgångsvärdet är sant om A är större än B
- Funktionsblock "Boolean to double" – omvandling av det booleska värdet till ett numeriskt värde: sant = 1 / falskt = 0
- Resultat – verktygsmaskinens driftstatus = på (sant = 1 / falskt = 0)
Fastställande av verktygsmaskinens status "Machine off":
- Flödesvärde för SD6500-tryckluftsmätare (m³/h)
- Konstant "1" för att bestämma maskinstatusen "Machine off" – måste bestämmas individuellt beroende på användningsområde (m³/h)
- Funktionsblock "Comparison" – utgångsvärdet är sant om A är mindre än B
- Funktionsblock "Boolean to double" – omvandling av det booleska värdet till ett numeriskt värde: sant = 1 / falskt = 0
- Resultat – verktygsmaskinens driftstatus = av (sant = 1 / falskt = 0)
Fastställande av verktygsmaskinens status "Machine standby":
- Flödesvärde för SD6500-tryckluftsmätare (m³/h)
- Konstant "1" för att bestämma maskinstatusen "Machine off" – måste bestämmas individuellt beroende på användningsområde (m³/h)
- Konstant "20" för att bestämma maskinstatusen "Machine on" – måste bestämmas individuellt beroende på användningsområde (m³/h)
- Funktionsblock "Comparison" – utgångsvärdet är sant om A är större än B
- Funktionsblock "Comparison" – utgångsvärdet är sant om A är mindre än B
- Funktionsblock "And" – utgångsvärdet är sant om A och B är sanna
- Funktionsblock "Boolean to double" – omvandling av det booleska värdet till ett numeriskt värde: sant = 1 / falskt = 0
- Resultat – verktygsmaskinens driftstatus = av (sant = 1 / falskt = 0)
Beräkning av verktygsmaskinens produktionstid:
- Beräknad maskinstatus "Machine on" (sant = 1 / falskt = 0)
- Funktionsblock "Double to boolean" – omvandling av ett numeriskt värde till ett booleskt värde 1 = sant / 0 = falskt
- Funktionsblock "Time counter" – räknar så snart aktiveringsingång 1 = sant
- Funktionsblock "Round" – räknarvärdet avrundas till två decimaler
- Resultat – verktygsmaskinens tid i "On"-läge (h)
Beräkning av energikostnader för viloläge:
- Beräknat värde för verktygsmaskinens vilolägestid (h)
- Konstant "19" Maskinens genomsnittliga vilolägesförbrukning – måste fastställas individuellt beroende på användningsområde (m³/h)
- Energipris för 1 m³ tryckluft – måste fastställas individuellt beroende på användningsområde (€/cent)
- Konstant "100" för omräkning från cent till euro
- Funktionsblock "Division" – omräkning från cent till euro
- Funktionsblock "Multiplication" – beräkning av genomsnittliga energikostnader i viloläge
- Funktionsblock "Multiplication" – beräkning av energikostnader
- Funktionsblock "Round" – energikostnaderna avrundas till två decimaler
- Resultat – kostnader för tryckluft för verktygsmaskinen i viloläge (€)
