- moneo: IIoT-alusta
- Käyttöesimerkkejä
Älykäs pumpun valvonta moneo SmartLimitWatcher -toiminnolla
Laajamittainen syöttöpumpun kunnonvalvonta
Syöttöpumppu on yksi CIP-laitteiston keskeisistä komponenteista. Se varmistaa aineiden kierron koko järjestelmän läpi. Jos syöttöpumppuun tulee vika, koko prosessi keskeytyy.
Koska pumppua käytetään puhdistusvaiheesta riippuen erilaisilla nopeuksilla, sen staattinen valvonta on vaikeaa.
Tavoitteena on toteuttaa AI-pohjainen (tekoälyyn perustuva) pumpun valvonta minkä tahansa toimintatilapoikkeaman tunnistamiseksi ja raportoimiseksi ajoissa. Kunnossapitotyöt voidaan suorittaa reaaliaikaisena.
Alkutilanne
Pumpun prosessivalvontaa (sis. tärinän ja nopeuden valvonnan) ei tehdä ollenkaan tai tehdään vain hyvin rajoitetusti - ja parhaimmassa tapauksessakin vain staattisten prosessimuuttujien perusteella. Valvonta- tai visualisointijärjestelmää (esim. moneo) ei ole asennettu. Niinpä uhkaavia pumppuvaurioita ei signaloida ajoissa.
Projektin tavoite
Kriittisten prosessimuuttujien rekisteröinti ja älykäs pumpun valvonta.
Sopivia IO-Link -antureita käyttäen tulisi kaikki kriittiset prosessimuuttujat rekisteröidä analysointia varten.
- Virtaus
- Nopeus
- Paine
- Lämpötila
- Tärinädata
Normaalitilassa tallennettua dataa käyttämällä luodaan malli, joka mahdollistaa valvonnan toimintatilasta riippumatta ja samalla normaalitilanteesta poikkeavien arvojen (poikkeavuuksien) identifioinnin.
Toteutus
moneo|RTM -sovellus, joka sisältää DataScienceToolbox -työkalupakin ja SmartLimitWatcher -toiminnon, asennetaan keskitetysti palvelimelle. IO-Link master -yksiköt liitetään palvelimeen sisäisen VLAN-verkon kautta. Kaikki käytettävät anturit liitetään IO-Link -masteriin.
moneo|RTM rekisteröi ja visualisoi datan. DataScienceToolbox -työkalupakkiin sisältyvää SmartLimitWatcher -toimintoa käytetään tallennetun datan analysointiin ja vastaavan mallin laskemiseen. Opetusvaiheen jälkeen malli huolehtii pumpun valvonnasta ja raportoi kaikista poikkeavuuksista normaalitilanteeseen nähden.
Pumppuja voidaan käyttää erilaisissa tiloissa (esim. kuormalla tai ilman kuormaa). Kullekin näistä tiloista voidaan käyttää erilaisia kynnysarvoja. DataScienceToolbox -työkalupakkiin sisältyvä SmartLimitWatcher -toiminto pystyy asettamaan kynnysarvot dynaamisesti. Jos prosessiarvot ovat tietyn luotettavuuskaistan ulkopuolella, aktivoidaan varoitus tai hälytys samalla tavalla kuin staattisten kynnysarvojen yhteydessä.
Virtausnopeuden (tavoitemuuttuja) valvomiseksi käytetään myös SmartLimitWatcher -toimintoa. Tähän tarkoitukseen käytetään apumuuttujia (nopeus, pumpun paine, tärinädata). Ne kuvaavat virtauksen tunnuslukuja eri käyttötiloissa. Esimerkiksi kasvavalla virtauksella myös nopeus ja pumpun paine kasvavat.
Tulos
- Yksinkertainen
Tietotekniikan asiantuntemusta ei tarvita. Käytännönläheinen, 5 askeleen ohjatulla toiminnolla toteutettu ratkaisu tuotanto- ja kunnossapitopäälliköille. - Kätevä
Automaattinen datan valmistelu ja laaduntarkistus. Monimutkaista datan esikäsittelyä ei tarvita. - Älykäs
Parhaiten sopivan AI-mallin valinta. Automaattinen mallin opetus ja valvontatarkkuuden vahvistus. - Luotettava
Aikaan perustuva ja kuntoon perustuva valvonta. Jatkuva taustalla tapahtuva valvonta käyttäen dynaamisia odotusarvoalueita tavoitemuuttujille. - Räätälöitävä
Räätälöitävät varoitukset ja hälytykset. Poikkeavuustunnistuksen herkkyys säädettävissä.
Datan tallentaminen on lisännyt läpinäkyvyyttä, mikä puolestaan luo lisää optimointimahdollisuuksia. Laitoksen korkeampi käyttöaste on parantanut prosessin kokonaistehokkuutta. Sisäänrakennettu hälytysten hallinta mahdollistaa nopean reagoinnin muuttuviin prosessiparametreihin ja kunnossapidon optimoinnin. Kaikki toimenpiteet parantavat prosessin ja tuotteen laatua. moneo|RTM varmistaa prosessin yksityiskohtaisen visualisoinnin.
Lopputulos
Laitoksen digitalisointi onnistui ilman mitään olemassa olevan PLC-yksikön tai ohjelmiston muutoksia tai väliintuloja.
Järjestelmärakenne
- Pyörintävahti
- Lämpötila-anturi
- Tärinäanturi
- Paineanturi
- Virtausanturi
- IO-Link -master
Kojelauta
Katso yhteenveto moneo-kojelaudalta.
Kojelauta antaa käyttäjälle yleiskuvan kaikista laitoksen relevanteista prosessiarvoista.
- Virtausnopeus pumpun ulostulossa (L/min)
- Prosessipaine pumpun ulostulossa (bar)
- Tärinädatayhteenveto (a-RMS, v-RMS, a-Peak)
- Käyttötuntilaskuri
- Pumpun pintalämpötila (°C)
- Moottorin nopeuden (rpm) ja virtausnopeuden (L/min) vertailu
Analyysi
Analyysitoiminnon avulla päästään käsiksi historiadataan ja sillä voidaan vertailla erilaisia prosessiarvoja. Diagrammi näyttää tyypilliset ominaiskäyrät käynnistykselle ①, käytölle ② ja pysäytykselle ③.
Kuvaajista huomataan, että nopeus- ja painekäyrät ovat melkein identtiset. Järjestelmän virtaus laahaa hieman perässä, mikä johtuu aineen hitaudesta.
- Sininen = virtaus
- Valkoinen = paine
- Vihreä = nopeus
Asetukset & säännöt: Hallinnoi kynnysarvoja
Staattiset kynnysarvot
Useita pumppuparametrejä voidaan valvoa staattisesti, koska ne ovat käyttötilasta riippumattomia. Esimerkiksi tässä tapauksessa moottorin lämpötila ei saa ylittää 50°C. Tämä saavutetaan helposti asettamalla staattiset varoitus- ja hälytyskynnysarvot.
Dynaamiset kynnysarvot (SmartLimitWatcher)
Tässä tapauksessa SmartLimitWatcher -toimintoa käytetään pumpun virtauksen (tavoitemuuttuja) valvonnassa.
Apumuuttujien (pumpun paine-, nopeus- ja kiihtyvyysarvot) avulla lasketaan malli, joka luo luotettavuuskaistan prosessiarvon ympärille. Se määrittelee virtauksen kynnysarvot ja ottaa huomioon erilaiset käyttötilat.
Herkkyys, ja siten myös luotettavuuskaistan leveys, voidaan säätää alempaa ja ylempää varoitus- ja hälytyskynnysarvoa varten parametrien avulla (ei-aktiivinen, matala, keskinkertainen ja korkea). Tämän ansiosta on mahdollista piilottaa kaikki virheelliset varoitukset tai hälytykset.
Tehtävien käsittelysäännöt
Tätä toimintoa voidaan käyttää määrittelemään helposti, mitä varoituksen tai hälytyksen jälkeen tulisi tapahtua, esim.
- sähköposti-ilmoitus
- SAP-integrointi
Lasketut arvot
Antureiden prosessiarvojen lisäksi moneo rekisteröi myös pumpun käyttötunnit. Tämä toiminto voidaan toteuttaa nopeasti ja helposti mallin “Operating hours counter” (käyttötuntilaskuri) avulla.
Tarvitaan datalähde ② kuvailemaan käyttötilaa. Alla olevassa esimerkissä käytetään nopeutta ja seuraavat kynnysarvot asetetaan ③ :
- <50 rpm pumppu pois päältä
- >=50rpm, pump is switched on
- Käyttötuntilaskurin nimi
- Datalähde
- Kynnysarvo
- Käyttötuntilaskurin arvo / laskentaprosessin aloitusarvo (h)