moneo: platforma IIoT
Případy použití

Monitorování vzduchových filtrů ve výrobním provozu pomocí systému moneo RTM

Znázornění a analýza stavu filtrů

Je potřeba monitorovat centrální ventilační systém společnosti ifm prover gmbh. Jeho součástí jsou filtry přiváděného a odpadního vzduchu a filtry odsávání na pracovních stanicích v přízemí a prvním patře. Zjednodušeně řečeno představují filtry v systému jakési odporové prvky. Cizí částice, které do média nepatří, ucpávají jejich póry nebo otvory v sítkách. Tím se zvětšuje celkový odpor. Proto se při konstantním tlaku snižuje rychlost průtoku. V důsledku se stále víc snižuje výkon systému. Do určité hranice tomu lze bránit zvyšováním dopravního tlaku, k tomu je ale potřeba víc energie. Podle toho, jaký výkon filtru se požaduje, je třeba posoudit konkrétní případy a určit, kdy je nejvhodnější filtr vyměnit.

Praktické příklady monitorování filtrů ve výrobních procesech:

Zajištění kvality výrobku a procesu
Optimalizace spotřeby energie
Řízení údržby
Dodržování požadované kvality vzduchu (jemný prach, čistota vzduchu, účinnost odsávání)

Počáteční situace:

Údržba filtrů ventilace se prováděla v pravidelných časových intervalech. Systém nebyl centrálně monitorován a na nutnost výměny filtrů neupozorňovala žádná oznámení (e-maily, tikety). Aktuální stav byl indikován jen lokálně pomocí zařízení u filtru. Proto se filtry vyměňovaly příliš brzy nebo příliš pozdě. Tím vznikaly další provozní náklady spojené s výměnou a likvidací filtrů, spotřebovanou energií a prostoji. Nebyla k dispozici data, která by bylo možné analyzovat např. pro optimalizaci detekce závad (prasknutí nebo ucpání filtru, nenainstalovaný filtr). Z uložených historických dat bylo zjištěno, že jsou možná zlepšení.

Cíl projektu:

Zavést systém výměny filtrů podle potřeby a přejít od údržby v časových intervalech k údržbě podle stavu. Této optimalizace se má docílit automatickým monitorováním a vizualizací stavu filtrů.

Implementace:

Ve společnosti ifm prover gmbh je moneo RTM instalován centrálně na serveru. K serveru je přes vnitřní síť VLAN připojený modul IO-Link master a k němu jsou přes rozhraní IO-Link připojené senzory. Na filtr byl namontován senzor rozdílového tlaku s analogovým výstupem. Signál se zpracovává převodníkem IO-Link (DP2200), převádí se na procesní hodnotu IO-Link a přenáší se do modulu IO-Link master s rozhraním IoT (např. výrobek AL1350).

Pomocí tohoto modulu IO-Link master systém moneo RTM pravidelně zaznamenává procesní hodnoty. Takto zjištěné analogové hodnoty proudu se dále pomocí funkce Vypočítané hodnoty převádějí na procesní hodnotu uváděnou v pascalech. Tato procesní hodnota odpovídá skutečnému senzoru.

Mezní hodnoty pro výměnu filtru byly převzaty z technických údajů příslušného látkového filtru a nakonfigurovány v systému moneo RTM. Aby nedocházelo ke kritickým situacím, je v oblasti pravidel zpracování tiketů uložena vhodná skupina uživatelů, kteří při překročení mezí dostávají upozornění, aby zajistili výměnu filtru.

Výsledek:

Zavedením stálého monitorování filtrů byl optimalizován interní proces přechodem od časově řízené údržby k údržbě podle stavu. Včasnou detekcí závad se zajistila provozuschopnost strojů a zvýšila kvalita.

Proces se zkvalitnil včasným připomenutím nutné výměny filtrů (e-mailem, tiketem). Novým systémem údržby se udržitelně snížily dopady na životní prostředí a provozní náklady (na energie, údržbu a materiál).

Dokumentace provedené údržby a ukládání historických dat umožňují analyzovat možnosti optimalizace filtračního systému, až k tomu bude k dispozici dostatek datových podkladů. Údržbáři mají k dispozici aplikaci, kterou lze snadno přizpůsobit podmínkám u konkrétního zákazníka a která umožňuje výpočty procesních hodnot (rozdílového tlaku, převody konkrétních jednotek). Používáním systému moneo RTM se už zamezila následná poškození strojů a odsávacích systémů.

Shrnutí:

Pomocí systému moneo RTM se podařilo splnit všechny tyto cíle:

Přehled a podrobné informace o systému na řídicím panelu
Zaznamenávání dat pro další optimalizaci
Možnost analyzovat zaznamenaná data
Nepřetržité monitorování stavu filtrů
E-mailová upozornění na překročení mezních hodnot

Struktura systému

Senzor rozdílového tlaku s výstupem 4 až 20mA
Vyhodnocovací systém a displej pro analogové signály 4 až 20mA (DP2200)
IO-Link master (AL1350)

Řídicí panel

Řídicí panel moneo poskytuje celkový přehled. Pomocí světelných ukazatelů lze snadno monitorovat aktuální stav zařízení. V tomto případě jsou přehledně zobrazeny čtyři monitorované filtry a jejich aktuální stav.

Byl vytvořen další řídicí panel, který podrobně znázorňuje aktuální parametry konkrétního filtru pomocí různých zobrazovacích prvků.

Nezpracovaná analogová hodnota ze senzoru rozdílového tlaku v mA
Vypočítat rozdílový tlak v Pa
Znázornění časového průběhu rozdílového tlaku
Znázornění aktuálního stavu filtru signalizačními světly

Analýza

Analýzou lze zjistit další podrobnosti. Při dlouhodobém vyhodnocení je možné zpětně analyzovat provozní dobu zařízení.

Zařízení v provozu
Zařízení mimo provoz

Z různých vyhodnocení lze velmi rychle vysledovat trendy. V tomto případě se například rozdílový tlak všech čtyř filtrů sledoval dva dny. Podle vizualizace se filtr odsávacího systému v prvním patře (fialová čára) pomalu ucpává, protože se rozdílový tlak pomalu zvyšuje.

Fialová čára, rozdílový tlak filtru odsávacího systému v prvním patře

Úkoly a tikety: mezní hodnoty spuštění/zastavení

Správa mezních hodnot

Tato funkce systému moneo RTM umožňuje uživatelům stanovit pro každou procesní hodnotu konkrétní mez. V této aplikaci jsou mezní hodnoty nastaveny tak, aby údržbáři byli včas upozorněni, že je nutné některý filtr vyměnit.

Při dosažení mezní hodnoty varování jsou pracovníci informováni, že je nutná výměna filtru, a mohou ji vhodně naplánovat. Díly je nutné vyměnit nejpozději při dosažení mezní hodnoty alarmu.

Při rozběhu ventilátorů často dochází k přeregulování a krátkému překročení mezních hodnot. Aby kvůli tomuto krátkému přesažení nevznikaly falešné alarmy nebo varování, je možné nastavit dobu odezvy.

Horní mezní hodnota varování
Doba zpoždění k mezní hodnotě varování
Horní mezní hodnota alarmu
Doba zpoždění k mezní hodnotě alarmu

Správa pravidel zpracování tiketů

Pravidla varování a alarmů lze snadno definovat pomocí průvodce pravidly zpracování tiketů. V příkladu dole je nastavená skupina příjemců e-mailu v oddělení údržby, kteří dostanou upozornění, když je dosažena mezní hodnota varování a alarmu a blíží se nebo je naléhavě nutná výměna filtru.

Stanovení mezních hodnot (5) a zdrojů dat (6)
Určení, které pravidlo bude použito
Stanovení naléhavosti varování nebo alarmu
Stanovení příjemců e-mailu
Stanovení požadovaných mezních hodnot
Stanovení odpovídajících zdrojů dat

E-mail generovaný systémem moneo už obsahuje údaje tiketu:

příslušný zdroj dat
hodnotu, která byla překročena nebo nedosažena
prioritu tiketu
časové razítko

Vypočítané hodnoty:

Funkce Vypočítané hodnoty slouží k dalšímu zpracování procesních dat. V tomto příkladu použití se analogový proudový signál ze senzoru převádí na hodnotu tlaku v pascalech. Hodnota 4mA odpovídá 0Pa a hodnota 20mA odpovídá 500Pa.

Rozdíl tlaku [Pa] = rozdíl tlaku vyjádřený analogovou hodnotou proudu [mA] - 4mA * (500 Pa / 16 mA)