- moneo: platforma IIoT
- Primeri uporabe
Spremljanje stanja ventilatorja na podlagi porabe toka
Osrednji izpušni sistem proizvodne hale ima več ventilatorjev. Moč ventilatorja je odločilnega pomena za kakovost izpustnega procesa v celotni proizvodni hali.
Sistem izpušnega zraka je potreben pri različnih proizvodnih procesih. Uporablja se za izpust spajkalnih hlapov in hlapov laserskih označevalnikov ter za zagotavljanje razpoložljivosti stroja in s tem gladko delovanje celotnega proizvodnega procesa. Zato je vzdrževanje po potrebi bistvenega pomena.
Za uresničitev tega se trenutne vrednosti vseh treh faz zaznavajo na enem od ventilatorjev poleg že integriranega spremljanja vibracij. Merjenje fazne razlike nudi dodatne informacije o stanju motorja ventilatorja.
Začetna situacija
Okvara kompresorja v tem obratu ima obsežne posledice:
- ustavitve stroja, saj se odpadna toplota ne razprši dovolj
- stroški zaradi ustavitve proizvodnje
- morebitni visoki stroški popravila
- tveganja za zdravje proizvodnega osebja, saj se odvajanje spajkalnih hlapov ne izvaja
- težave s kakovostjo pri laserskem označevanju, saj ni dobrega odvajanja finega prahu
V najslabšem primeru to pomeni popoln izpad celotnega proizvodnega območja.
Spremljanje vibracij ventilatorja in njegovi podatki, poslani v moneo, nudijo informacije za zaznavanje morebitnih poškodb.
Dodatni podatki o električnem stanju ventilatorja in v nadaljevanju priključenih frekvenčnih pretvornikih so potrebni za obsežno oceno.
Cilj projekta
Razširjeno spremljanje stanja ventilatorja z merjenjem fazne razlike
Cilj je zagotavljanje delovanja ventilatorja s spremljanjem:
- navitij motorja
- prostega premikanja vrtljivih komponent
- elektronike v frekvenčnem pretvorniku
Vključevanje
moneo|RTM je centralno nameščen na strežnik. IO-Link masterji so povezani s strežnikom prek internega VLAN.
Družba ifm ima širok izbor komponent za avtomatizacijo. Trije tokovni pretvorniki ZJF055 in vhodno/izhodni modul AL2605 z IO-Linkom so bili izbrani za to vrsto uporabe.
Tokovni pretvorniki se uporabljajo za vse oskrbne vode treh faz AC U/V/W med frekvenčnim pretvornikom in priključnimi terminali na ventilatorju. Izmerjene vrednosti pretvornikov so posredovane kot analogni signali 4...20mA na signalnih izhodih. Te vrednosti se pretvorijo iz 4...20 mA v signale IO-Linka prek AL2605.
Podatki so omogočeni za moneo|RTM prek IO-Link masterja serije AL1352.
Vrednosti porabe toka treh oskrbnih vodov U/V/W je treba izmeriti s pomočjo treh tokovnih pretvornikov.
Za pridobitev uporabnih procesnih vrednosti je treba izmerjeno vrednost tokovnega pretvornika pretvoriti v dejansko tokovno vrednost (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) pretvornika. To se izvede v moneo RTM prek funkcije »Izračunane vrednosti«.
Zaznati je mogoče naslednje električne in mehanske vzorce poškodb:
- kratek stik v navitju motorja
- počasnost vrtljivih komponent
- napaka frekvenčnega pretvornika
Določene tokovne vrednosti se uporabljajo za
- izračun razlike treh faz
- določanje povprečnega toka vseh treh faz
- medsebojno primerjavo vrednosti
Rezultat
Optimizacija procesa iz vzdrževanja na podlagi časa v vzdrževanje na podlagi stanja
Zaradi obsežnega zapisovanja podatkov je mogoče zgodaj zaznati neizbežne napake. Tako je mogoče načrtovati in izvajati vzdrževalna dela po potrebi. To dodaja odločilni dejavnik k zanesljivosti procesov celotnega obrata.
Tokovne vrednosti omogočajo sklepanje glede morebitnih kratkih stikov na navitju motorja, počasnost vrtljivih komponent in napak frekvenčnega pretvornika.
Nadzorna plošča
Pridobite veliko sliko na nadzorni plošči moneo.
Nadzorna plošča omogoča uporabniku pregled zadevnih procesnih vrednosti za ta obrat.
- Vrednost toka, izmerjena v mA U | V | W
- Fazna razlika U-V | V-W | W-U
- Asimetrija toka U-V | V-W | W-U
- Povprečni tok vseh treh faz
Analiza
Funkcijo analize je mogoče uporabljati za dostop do zgodovine podatkov in primerjavo različnih procesnih vrednosti. Diagram prikazuje tokovne vrednosti za U, V in W v mA.
Tukaj lahko jasno vidite, da v začetni fazi ① prihaja do prekoračitev, medtem ko se pri običajnem obratovanju ② tokovna vrednost umiri. V trenutku izklopa ③ pride do kratke najvišje vrednosti zaradi induktivnosti v motorju.
- Faza zagona
- Običajno obratovanje
- Trenutek izklopa
Nastavitve in pravilniki: Upravljanje mejnih vrednosti
Statične mejne vrednosti
Tako imenovana tokovna asimetrija ne sme preseči 10% pri trifaznih strojih. Za vsako diferenčno vrednost se ustvari alarm, če je vrednost ≥10%.
- Alarm, če je preseženih 10% odstopanja od U-V
- Alarm, če je preseženih 10% odstopanja od V-W
- Alarm, če je preseženih 10% odstopanja od W-V
Spremljanje glede na opozorilno mejno vrednost ni bilo vključeno, saj se tolerančni pas do 10% lahko uporablja, ko se zažene motor ventilatorja ali pride do nenadnih sprememb obremenitve.
- Zgornja mejna vrednost alarma
- Čas zamika za alarmno mejno vrednost
Pravilnik za obdelavo obvestil
To funkcijo je mogoče uporabljati za preprosto določanje, kaj naj bi se zgodilo po sprožitvi opozorila ali alarma, npr.:
- e-poštno obvestilo
- Integracija SAP
Za vrste uporabe, pri katerih so potrebni vzdrževalni ukrepi, je priporočljivo, da pravočasno načrtujete servis.
Izračunane vrednosti
Funkcija »Izračunane vrednosti« se uporablja za nadaljnjo obdelavo procesnih podatkov. V tem primeru uporabe se izvedejo različni dodatni procesi:
- Pretvorbe analogne 4...20 mA v tokovno vrednost pri tokovnem pretvorniku za izračun toka motorja
- Izračun fazne razlike
- Izračun povprečnega toka vseh treh faz
- Izračun tokovne asimetrije
Pri tem primeru uporabe se spremljajo vse 3 faze pogonskega motorja, kar pomeni, da je treba včasih izračun izvesti večkrat.
Pretvorbe analogne 4...20 mA v tokovno vrednost pri tokovnem pretvorniku za izračun toka motorja
Uporabljeni tokovni pretvornik omogoča analogni signal 4..20 mA, ki ga je najprej treba pretvoriti v procesno vrednost v mA. To je treba izvesti za vse 3 faze.
Tok motorja = (AIN-4,000) * ((AEP-ASP)/(16,000)) + ASP
Modelar pretoka podatkov
- Analogna tokovna vrednost tokovnega pretvornika (4...20 mA)
- Konstanta: Analogna začetna točka (0 mA = 4 mA)
- Konstanta: Analogna končna točka (10.000 mA = 20 mA)
- Tokovni razpon: Analogna vrednost (20.000 – 4.000 = 16.000)
- Zamik analogne vrednosti (4...20mA do 0...16mA)
- Izračun: Delta od začetne do končne točke (AEP – ASP = ∆A)
- Izračun: Faktor za tok do toka v mA (∆A / 16 mA = faktor)
- Množenje vrednosti toka (0...16mA) s faktorjem
- Rezultat vrednosti toka v mA
Izračun fazne razlike
Za izračun tokovne asimetrije je treba najprej izračunati diferencialni tok med posameznimi fazami (U-V, V-W in W-U).
∆Toka motorja = tok motorja U – tok motorja V
- Tokovna vrednost 1 tokovnega pretvornika v mA, npr. U
- Tokovna vrednost 2 tokovnega pretvornika v mA, npr. V
- Izračun absolutne razlike med fazama U in V
- Tokovna razlika v mA
Izračun povprečnega toka vseh treh faz
Da lahko prikažete tokovno asimetrijo v %, je treba najprej ustvariti 100-odstotno podlago z določanjem povprečne vrednosti 3 faz.
Povprečni tok = (tok motorja U + tok motorja V + tok motorja W)/3
- Tokovna vrednost U v mA
- Tokovna vrednost V v mA
- Tokovna vrednost W v mA
- Prištevanje tokovnih vrednosti U in V
- Prištevanje tokovne vrednosti W
- Konstantno število faz = 3
- Deljenje skupnega toka s številom faz
- Rezultat povprečnega toka v mA
Izračun tokovne asimetrije
Tokovna asimetrija v odstotkih se izračuna iz tokovnih razlik (U-V, V-W in W-U) in povprečnega toka vseh treh faz. Ta vrednost je potrebna za ustvarjanje mejnih vrednosti pri tej vrsti uporabe.
Tokovna asimetrija = (∆toka motorja)/(povprečni tok) * 100%
- Tokovna razlika U – V v mA
- Povprečje toka U – V – W
- Tokovna razlika deljeno s povprečnim tokom
- Konstanta 100%
- Razmerje med tokovno razliko in povprečnim tokom, pomnoženo s 100%
- Zaokroženje rezultata na 1 decimalno mesto
- Izhod tokovne asimetrije v odstotkih
