Työstökoneiden paineilman valvonta energiatehokkuustoimenpiteiden perustana
Paineilmakustannusten seuranta
Työstökoneiden valmistusprosessit vaativat aina paineilmaa. Anturituotannossa erilaiset lopputuotteen valmistamiseen tarvittavat laitteet valmistetaan itse. Nämä prosessit suoritetaan usein työstökoneella.
Työstökoneen tuotantoprosessissa tarvitaan paineilmaa:
- ”tiivistysilmana” onttojen tilojen tiivistämiseen ylipaineen avulla
- mekaanisiin prosesseihin työkalunvaihdon aikana
- ”puhdistusilmana” työkalujen puhdistamiseen ennen työkalunvaihtoa ja sen jälkeen
- ”puhdistusilmana” lastujen poistamiseksi valmistetuista osista, kun ne poistetaan työstökoneesta
- herkkien muoviosien käsittelyyn käytettävien työkalujen jäähdytykseen, jotka eivät saa joutua kosketuksiin jäähdytysaineiden kanssa.
Paineilman valmistus on yksi tuotantoalan suurimmista kustannustekijöistä. Siksi energiatehokkuustoimenpiteillä on niin suuri potentiaali.
Lähtötilanne
Paineilmalukema ilman kuntoon perustuvaa määrän ja kustannusten seurantaa
Jokaisessa työstökoneessa on oletusarvoisesti yleisiä näyttöinstrumentteja eri toimintatilojen ilmaisuun. Prosessidataa paineilman kulutuksesta ja siihen liittyvistä kustannuksista ei kuitenkaan seurata.
Näin ollen energianhallinnan ja energiatehokkuustoimenpiteiden evaluointi ei ole mahdollista.
- Millaisia ovat paineilmakustannukset koneen tilasta riippuen?
- Missä voidaan säästää kustannuksia ja energiaa?
Ilman tietokantaa nämä kysymykset jäävät ilman vastausta.
Projektin tavoite
Paineilmakustannusten analysointi energiansäästötoimenpiteiden toteuttamista varten
- Työstökoneen energiatehokas käyttö
- Erilaisten paineilmakustannusten laskeminen energiansäästötoimenpiteiden analysointia ja organisointia varten
- Vuotojen valmiustilakäytössä aiheuttamien tarpeettomien kustannusten tunnistaminen ja visualisointi
- Energia- ja käyttökustannusten vähentäminen ”vihreän tehtaan” luontia varten
Toteutus
Paineilman valvonta moneo RTM -ohjelmiston avulla
moneo RTM asennetaan keskuspalvelimelle.
ifm tarjoaa laajan valikoiman automaatiokomponentteja. Tässä käyttötapauksessa SD6500-paineilmamittarit asennettiin työstökoneen paineilmansyöttöön ja paineilmapistoolin eteen.
Anturidata siirretään moneo RTM -ohjelmistoon Al1350-sarjan IO-Link-masterin kautta. IO-Link-master on yhdistetty palvelimeen sisäisen VLAN-verkon kautta.
moneo RTM suorittaa datan monitoroinnin, raja-arvojen hallinnan ja laskennat.
Tulos
moneo RTM näyttää energiansäästöpotentiaalin
Virtausarvojen tiedonkeruu, näyttö ja kompensointi moneo RTM -ohjelmiston avulla tarjoaa perustan erilaisten paineilmakustannusten laskennalle.
Näiden tietojen avulla voidaan analysoida ja organisoida energiansäästötoimenpiteitä. Valmiustilakäytön tarpeettomat kustannukset tunnistettiin, ja työstökonetta voidaan nyt käyttää tehokkaammin ilman paineilman tuhlausta.
Energia- ja käyttökustannuksia voitiin vähentää, ja tavoitteena oli muuttua ”vihreäksi tehtaaksi”.
Järjestelmän rakenne
- SD6500-paineilmamittari työstökoneen syöttöjohdossa
- SD6500-paineilmamittari paineilmapistoolin syöttöjohdossa
- AL1350 IO-Link master
Johdotuskaavio
- SD6500-paineilmamittari työstökoneen syöttöjohdossa
- SD6500-paineilmamittari paineilmapistoolin syöttöjohdossa
- AL1350 IO-Link master
Mittaristo
Hanki kokonaiskuva moneon kojelaudasta. Tämä mittaristo tarjoaa käyttäjälle yleiskatsauksen tämän laitteiston kaikista olennaisista prosessiarvoista.
- Tämänhetkinen paineilma yhteensä - virtaus (CDS)** (m³/h)*
- Tämänhetkinen paine (bar)
- Paineilman kokonaiskulutus - kokonaislaskuri (CDS)** (m³)*
- Tämänhetkiset paineilmakustannukset (CDS)** (€/h)*
- Paineilmakustannukset yhteensä (CDS)** (€)*
- Koneen tila ”Kone päälle” (CDS)** (päälle/pois)
- Koneen tila ”Koneen valmiustila” (CDS)** (päälle/pois)
- Koneen tila ”Kone pois päältä” (CDS)** (päälle/pois)
Käyttäjä näkee mittaristossa ”Paineilma” yhdellä silmäyksellä kaikki tämän laitteiston kannalta merkitykselliset paineilmaprosessin arvot.
- Kone - tämänhetkinen paineilman kulutus (m³/h)
- Kone - tämänhetkinen paine (bar)
- Tämänhetkinen paineilman lämpötila (°C)
- Kone - paineilman kulutus (m³)*
- Kone - paineilmakustannukset (€)*
- Paineilmapistooli - tämänhetkinen paineilman kulutus (m³/h)
- Paineilmapistooli - tämänhetkinen paine (bar)
- Paineilmapistooli - tämänhetkinen paineilman lämpötila (°C)
- Paineilmapistooli - paineilman kulutus (m³)*
- Paineilmapistooli - paineilmakustannukset (CDS)** (€)*
- Tämänhetkinen paineilma yhteensä - virtaus (CDS)** (m³/h)*
- Paineilman kokonaiskulutus - kokonaislaskuri (CDS)** (m³)*
- Tämänhetkiset paineilmakustannukset (CDS)** (€/h)*
- Paineilmakustannukset yhteensä (CDS)** (€)*
Käyttäjä näkee mittarissa ”Koneen tila” koneen tämänhetkisen toimintatilan ja kuluneen toiminta-ajan kyseisessä koneen tilassa.
- Koneen tila ”Kone päälle” (CDS)** (päälle/pois)
- Koneen tila ”Koneen valmiustila” (CDS)** (päälle/pois)
- Koneen tila ”Kone pois päältä” (CDS)** (päälle/pois)
- Aika - kone PÄÄLLE (CDS)** (h)*
- Aika - kone VALMIUSTILA (CDS)** (h)*
- Aika - kone POIS PÄÄLTÄ (CDS)** (h)*
Käyttäjä näkee mittarissa ”Prosessin optimointi” kulutetun energian koneen toimintatilan mukaan. Saatua informaatiota voidaan käyttää energiankulutuksen optimointiin.
- Paineilmakustannukset yhteensä (CDS)** (€)*
- Koneen paineilmakustannukset (CDS)** (€)*
- Koneen paineilmakustannukset valmiustilassa (CDS)** (€)*
* Laskenta alkoi anturin käyttöönotosta. Nollaus voidaan suorittaa anturin kautta tai moneo configurella.
** HUOMAA! Nollaus nollaa myös kaikki tähän mennessä lasketut arvot! CDS (Calculated Data Source) tarkoittaa arvoa, joka on laskettu moneo Dataflow Modeler -toiminnolla
Analyysi
Analyysitoiminnolla voidaan tarkastella lisätietoja. Kuvakaappauksesta näkyy, miten työstökoneen toimintatila voidaan tunnistaa helposti paineilman virtausarvon kautta.
- Koneen tila ”Kone pois päältä” (0 m³/h)***
- Koneen tila ”Koneen valmiustila” (n. 19 m³/h)***
- Koneen tila ”Kone päälle” (>20 m³/h)***
*** Määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan
Asetukset ja säännöt: Raja-arvojen hallinta
Tehtävät ja tukipyynnöt
Heti kun määritelty raja-arvo on ylitetty tai alitettu, luodaan vastaavaa prosessiarvoa koskeva tukipyyntö. Punainen merkkivalo ja ponnahdusikkunan varoitusviesti ilmaisevat, että paineen raja-arvoa on rikottu.
Vastuullinen työntekijä voi ottaa tukipyynnön vastaan ja käsitellä sen. Kommenttitoiminnon kautta toteutetut toimenpiteet ja ratkaisujen kuvaukset voidaan dokumentoida välittömästi. Käytettävissä ovat seuraavat ilmoitusvaihtoehdot:
- Sähköposti
- SAP-integrointi
Lasketut arvot
moneon avulla antureiden prosessiarvoista voidaan jalostaa paljon enemmän tietoja. ”Dataflow Modeler” mahdollistaa laskettujen arvojen mukautetun luonnin esimerkiksi yhdistelemällä ja kompensoimalla antureiden tietolähteitä tietovuomallissa.
Paineilman kokonaiskulutuksen laskenta:
- Työstökoneen edessä olevan SD6500-paineilmamittarin kokonaislaskuri (m³)
- Paineilmapistoolin edessä olevan SD6500-paineilmamittarin kokonaislaskuri (m³)
- Toimintolohko ”Yhteenlasku” - paineilman kokonaiskulutuksen laskenta
- Tulos - kokonaiskulutus (m³)
Työstökoneen paineilmakustannusten laskenta:
- Työstökoneen edessä olevan SD6500-paineilmamittarin kokonaislaskuri (m³)
- Energian hinta 1 m³:lle paineilmaa - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (€/sentti)
- Vakio ”100” senttien muuntamiseksi euroiksi
- Toimintolohko ”Jakolasku” - senttien muuntaminen euroiksi
- Toimintolohko ”Kertolasku” - energiakustannusten laskenta
- Toimintolohko ”Pyöristäminen” - energiakustannukset pyöristetään kahteen desimaalipaikkaan
- Tulos - työstökoneen paineilmakustannukset (€)
Työstökoneen tilan ”Kone päälle” määrittäminen:
- SD6500-paineilmamittarin virtausarvo (m³/h)
- Vakio ”20” koneen tilan ”Kone päälle” määrittämiseksi - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (m³/h)
- Toimintolohko ”Vertailu” - lähtö on tosi, jos A on suurempi kuin B
- Toimintolohkon ”Boole suhteessa kaksinkertaiseen” - Boolen arvon muuntaminen numeroarvoksi: tosi = 1 / epätosi = 0
- Tulos - työstökoneen toimintatila = päälle (tosi = 1 / epätosi = 0)
Työstökoneen tilan ”Kone pois päältä” määrittäminen:
- SD6500-paineilmamittarin virtausarvo (m³/h)
- Vakio ”1” koneen tilan "Kone pois päältä” määrittämiseksi - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (m³/h)
- Toimintolohko ”Vertailu” - lähtö on tosi, jos A on pienempi kuin B
- Toimintolohkon ”Boole suhteessa kaksinkertaiseen” - Boolen arvon muuntaminen numeroarvoksi: tosi = 1 / epätosi = 0
- Tulos - työstökoneen toimintatila = pois päältä (tosi = 1 / epätosi = 0)
Työstökoneen tilan ”Koneen valmiustila” määrittäminen:
- SD6500-paineilmamittarin virtausarvo (m³/h)
- Vakio ”1” koneen tilan "Kone pois päältä” määrittämiseksi - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (m³/h)
- Vakio ”20” koneen tilan ”Kone päälle” määrittämiseksi - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (m³/h)
- Toimintolohko ”Vertailu” - lähtö on tosi, jos A on suurempi kuin B
- Toimintolohko ”Vertailu” - lähtö on tosi, jos A on pienempi kuin B
- Toimintolohko ”Ja” - lähtö on tosi, jos A ja B ovat tosia
- Toimintolohkon ”Boole suhteessa kaksinkertaiseen” - Boolen arvon muuntaminen numeroarvoksi: tosi = 1 / epätosi = 0
- Tulos - työstökoneen toimintatila = pois päältä (tosi = 1 / epätosi = 0)
Työstökoneen tuotantoajan laskenta:
- Laskettu koneen tila ”Kone päälle” (tosi = 1 / epätosi = 0)
- Toimintolohko ”Kaksinkertainen suhteessa Booleen” - numeroarvon muuntaminen Boolen arvoksi 1 = tosi / 0 = epätosi
- Toimintolohko ”Aikalaskuri” - laskee heti, kun laukaisutulo 1 = tosi
- Toimintolohko ”Pyöristäminen” - laskuriarvo pyöristetään kahteen desimaalipaikkaan
- Tulos - aika, jonka työstökone on tilassa ”Päälle” (h)
Valmiustilan energiakustannusten laskenta:
- Työstökoneen valmiustila-ajan laskettu arvo (h)
- Vakio ”19” koneen keskimääräinen energiakulutus valmiustilassa - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (m³/h)
- Energian hinta 1 m³:lle paineilmaa - määritettävä yksilöllisesti käyttötapauksen mukaan (€/sentti)
- Vakio ”100” senttien muuntamiseksi euroiksi
- Toimintolohko ”Jakolasku” - senttien muuntaminen euroiksi
- Toimintolohko ”Kertolasku” - valmiustilan keskimääräisten energiakustannusten laskenta
- Toimintolohko ”Kertolasku” - energiakustannusten laskenta
- Toimintolohko ”Pyöristäminen” - energiakustannukset pyöristetään kahteen desimaalipaikkaan
- Tulos - työstökoneen paineilmakustannukset valmiustilassa (€)
