- moneo: IIoT платформа
- Випадки використання
Моніторинг стану вентилятора на основі споживання струму
Центральна витяжна система виробничого цеху має кілька вентиляторів. Потужність вентилятора має вирішальне значення для якості процесу витяжки у всьому виробничому цеху.
Система відпрацьованого повітря необхідна для різних виробничих процесів. Він використовується для відведення парів пайки і парів від лазерного маркера, а також для забезпечення працездатності машини і, таким чином, безперебійної роботи всього виробничого процесу. Тому обслуговування, орієнтоване на потреби, є дуже важливим.
Для цього значення струму всіх трьох фаз, визначаються на одному з вентиляторів, на додаток до вже інтегрованого моніторингу вібрації. Вимірювання різниці фаз надає додаткову інформацію про стан двигуна вентилятора.
Початкова ситуація
Вихід з ладу компресора на цій установці має далекосяжні наслідки:
- Простої машини через недостатнє відведення відпрацьованого тепла
- Витрати через втрату виробництва
- Можливі високі витрати на ремонт
- Небезпека для здоров'я виробничого персоналу, оскільки паяльні пари не вичерпуються
- Проблеми з якістю лазерного маркування, оскільки дрібний пил не відводиться належним чином
У найгіршому випадку це призводить до повного виходу з ладу всієї виробничої дільниці.
Моніторинг вібрації вентилятора та його дані, що надсилаються до moneo, надають інформацію для виявлення можливих пошкоджень.
Але для комплексної оцінки необхідні додаткові дані про електричний стан вентилятора і вихідного перетворювача частоти.
Мета проекту
Розширений моніторинг стану вентилятора шляхом вимірювання різниці фаз
Мета - забезпечити працездатність вентилятора за допомогою моніторингу:
- обмотки двигуна
- вільний рух обертових компонентів
- електроніка в частотному перетворювачі
Впровадження
moneo|RTM централізовано встановлюється на сервері. IO-Link майстри підключені до сервера через внутрішню VLAN.
ifm має широкий асортимент компонентів для автоматизації. Для цього застосування було обрано три перетворювачі струму ZJF055 та IO-Link модуль вводу/виводу AL2605.
Перетворювачі струму використовуються для всіх ліній живлення трьох AC фаз U/V/W між частотним перетворювачем і з'єднувальними клемами на вентиляторі. Виміряні значення перетворювачів подаються у вигляді аналогових сигналів 4...20 мА на сигнальні виходи. Ці значення перетворюються з 4...20 мА в IO-Link сигнали через AL2605.
Дані стають доступними для moneo|RTM через IO-Link майстер серії AL1352.
Значення споживання струму трьох ліній живлення U/V/W необхідно вимірювати за допомогою трьох перетворювачів струму.
Щоб отримати корисні значення процесу, виміряне значення перетворювача струму необхідно перетворити у фактичне значення струму (4 мA ≙ 0 A, 20 мA ≙ 50 A) перетворювача. Це робиться в moneo RTM за допомогою функції "Розрахункові значення".
Можна виявити такі електричні та механічні пошкодження:
- Короткі замикання на обмотці двигуна
- Повільність обертових компонентів
- Несправність частотного перетворювача
Визначені значення струму використовуються для
- обчислення різниці трьох фаз
- визначення середнього струму усіх трьох фаз
- порівняння значень між собою
Результат
Оптимізація процесів від обслуговування за часом до обслуговування за станом
Завдяки комплексній реєстрації даних можна виявити неминучі несправності на ранній стадії. Таким чином, роботи з технічного обслуговування можуть бути заплановані та проведені в міру необхідності. Це додає вирішальний фактор до надійності процесу всієї установки.
Значення струму дозволяють зробити висновки про можливі короткі замикання на обмотці двигуна, повільність обертових елементів і несправності в частотному перетворювачі.
Отримайте загальну картину на приладовій панелі moneo.
Приладова панель надає користувачеві огляд відповідних значень процесу для цієї установки.
- Значення струму виміряні в мA U | V | W
- Різниця фаз U-V | V-W | W-U
- Асиметрія струму U-V | V-W | W-U
- Середній струм усіх трьох фаз
Функцію аналізу можна використовувати для доступу до історичних даних і порівняння різних значень процесу. На діаграмі показані значення струму U, V і W в мА.
Тут чітко видно, що у фазі запуску ① відбувається перебільшення, тоді як у нормальній роботі ② значення струму стабілізується. У момент вимкнення ③ спостерігається невеликий пік через індуктивності в двигуні.
- Фаза запуску
- Нормальна робота
- Момент вимкнення
Статичні порогові значення
Так звана асиметрія струму не повинна перевищувати 10% для трифазних машин. Для кожного значення різниці створюється сигнал тривоги, якщо значення ≥10%.
- Сигналізація при перевищенні 10% відхилення від U-V
- Сигналізація при перевищенні 10% відхилення від V-W
- Сигналізація при перевищенні 10% відхилення від W-V
Моніторинг щодо попереджувального граничного значення не здійснювався, оскільки діапазон допуску до 10% може бути використаний під час запуску двигуна вентилятора або раптових змін навантаження.
- Верхній поріг сигналу тривоги
- Час затримки для порогу сигналу тривоги
Цю функцію можна використовувати для легкого визначення того, що має статися після спрацьовування попередження або сигналізації, наприклад:
- Сповіщення електронною поштою
- SAP інтеграція
Для застосувань, де необхідні заходи з технічного обслуговування, рекомендується завчасно планувати виклик сервісної служби.
Функція "Розрахункові значення" використовується для подальшої обробки даних процесу. У цьому випадку виконуються різні операції з подальшої обробки:
- Перетворення аналогового сигналу 4...20 мА в значення струму перетворювача струму для розрахунку струму двигуна
- Розрахунок різниці фаз
- Розрахунок середнього струму трьох фаз
- Розрахунок асиметрії струму
У цьому випадку контролюються всі 3 фази приводного двигуна, що означає, що розрахунок іноді доводиться виконувати кілька разів.
Перетворення аналогового сигналу 4...20 мА в значення струму перетворювача струму для розрахунку струму двигуна
Використовуваний перетворювач струму забезпечує аналоговий сигнал 4...20 мА, який спочатку повинен бути перетворений в значення процесу в мА. Це потрібно зробити для всіх 3 фаз.
Струм мотору = (AIN-4,000) * ((AEP-ASP)/(16,000)) + ASP
Dataflow Modeler
- Аналогове значення струму перетворювача струму (4...20 мА)
- Постійний: Аналогова точка запуску (0 мA = 4 мA)
- Постійний: Аналогова кінцева точка (10,000 мA = 20 мA)
- Діапазон струму: Аналогове значення (20,000 – 4,000 = 16,000)
- Зміщення аналогового значення (від 4...20 мА до 0...16 мА)
- Розрахунок: Дельта від початкової точки до кінцевої (AEP - ASP = ∆A)
- Розрахунок: Коефіцієнт для струму у струм в мА (∆А / 16 мА = коефіцієнт)
- Множення значення струму (0...16 мА) на коефіцієнт
- Результат потоку струму в мА
Розрахунок різниці фаз
Для розрахунку асиметрії струму необхідно спочатку розрахувати диференціальний струм між окремими фазами (U-V, V-W і W-U).
∆Струм двигуна = струм двигуна U - струм двигуна V
- Значення струму 1 перетворювача струму в мА, наприклад, U
- Значення струму 2 перетворювача струму в мА, наприклад, V
- Розрахунок абсолютної різниці між фазами U і V
- Різниця струму в мА
Розрахунок середнього струму трьох фаз
Для того, щоб мати можливість вказати асиметрію струму в %, спочатку необхідно створити 100% основу, визначивши середнє значення 3 фаз.
Середній струм = (струм двигуна U + струм двигуна V + струм двигуна W)/3
- Значення струму U в мА
- Значення струму V в мА
- Значення струму W в мА
- Додавання значень струму U та V
- Додавання значення струму W
- Постійна кількість фаз = 3
- Ділення загального струму на кількість фаз
- Результат середнього струму в мА
Розрахунок асиметрії струму
Асиметрія струму у відсотках розраховується з різниці струмів (U-V, V-W і W-U) і середнього струму всіх трьох фаз. Це значення необхідне для створення граничних значень у цьому випадку використання.
Асиметрія струму = (∆струм двигуна)/(середній струм) * 100%
- Різниця струмів U - V в мА
- Середній струм U - V - W
- Різниця струму, поділена на середній струм
- Постійний 100%
- Відношення різниці струму до середнього струму, помножене на 100%
- Округлення результату до 1 знаку після коми
- Вихідна асиметрія струму у відсотках
