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  1. moneo: IIoT 플랫폼
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전류 소모량에 따른 압축기의 작동 상태 감지

작동 상태에 따른 압축기 작동 시간 감지

압축기의 올바른 작동은 생산 프로세스에 필수임 압축기의 가용성은 많은 생산 관련 시스템 및 프로세스에 막대한 영향을 줌

이를 위한 중요한 주요 수치는 전력 소비를 통해 압축기의 실제 작동시간을 감지하여 제공됩니다.

일반적으로 유지보수는 정기적으로 수행됩니다. 따라서 점진적인 손상이 너무 늦게 감지되어 예기치 않은 다운타임 시간과 높은 수리비용이 발생합니다.

초기 상황

압축기의 필요-기반 유지보수가 필요하지 않음

지금까지 작동 시간은 실제 사용 시간이 아닌 압축기 드라이브의 회전 속도에서만 감지되었습니다.

압축기는 다양한 작동상태에서 작동할 수 있습니다. 부하의 차이로 인해 압축기의 개별 구성 요소는 시간이 지남에 따라 다양한 수준의 스트레스를 받습니다. 공회전 시, 압축기는 정지 상태이며 이 시간 동안 마모되지 않습니다.

압축기의 작동 시간은 현재 드라이브 모터의 속도를 통해서만 감지됩니다. 이 방법은 무부하와 부하를 구분할 수 없습니다.
따라서 무부하 / 부하에 관하여 작동 범위별 작동시간 감지가 가능하지 않습니다.

이 기간 동안 시스템이 실제로 사용된 양에 관계없이 유지보수가 정기적으로 예약되었습니다.

프로젝트 목표

필요-기반 유지보수를 기반으로 압축기의 전류 소모량과 추가 처리를 moneo로 감지합니다.

목표는 데이터 수집을 통하여 필요기반 유지보수 구성을 수행하는 것입니다.

전류 소모량 값은 전류 컨버터를 사용하여 측정합니다. 압축기의 다양한 작동영역이 결정되고 시각화되며 각각의 시간을 계산합니다. 서비스 수명 및 관련된 마모와 파열이 감지됩니다.

구현

moneo RTM은 서버 중앙에 설치되어 있습니다. IO-Link 마스터는 내부 VLAN을 통해 서버에 연결됩니다.

ifm은 광범위한 자동화 구성요소를 보유합니다. 이 어플리케이션을 위하여 ZJF055 전류 컨버터 및 DP2200 평가 시스템 그리고 아날로그 신호용 디스플레이가 선택되었습니다.

전류 컨버터는 압축기로 연결되는 3상 공급 라인의 한 위상에 사용됩니다. 컨버터의 측정값은 신호 출력에서 4...20 mA 아날로그 신호로 사용할 수 있습니다. 이 값은 DP2200을 통해 4...20 mA에서 IO-Link 신호로 변환됩니다. DP2200의 내부 부하가 활성화된다는 점을 고려해야 합니다.

Y 경로


데이터는 AL1352 시리즈의 IO-Link 마스터를 통해 moneo RTM에 제공됩니다.

유용한 프로세스 값을 얻기 위하여 전류 컨버터의 측정값을 컨버터의 실제 전류값 (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A)으로 변환해야 합니다. 이 작업은 "계산된 값" 기능을 통해 moneo RTM에서 수행됩니다.

분석에서 계산된 전류 값을 사용하여 압축기의 각 작동범위를 인식합니다.

작동범위 전류 소모량 A
Off <1
무부하 1 – 40
부하 >40

결과

필요-기반 유지보수 구성

소모된 전류 감지는 현재 작업 영역에 대한 정보를 제공합니다. 이를 통해 압축기의 각 작업 영역에서 작동 시간을 계산할 수 있습니다. 이 데이터를 바탕으로 필요에 기반한 압축기 유지보수를 계획할 수 있습니다.

설비 용량 활용도 평가

또한 설비 용량 활용도에 대한 정보 또한 계산할 수 있습니다.
생산 설비 확장의 경우, 이 값을 사용하여 기존 압축기 또는 압축기의 용량이 여전히 충분한지 여부를 결정할 수 있습니다.
또한 다른 집계 단위를 사용할 경우, 가능한 에너지 비용 절감과 관련하여 사용 가능한 압축 공기 용량을 평가할 수도 있습니다.

시스템 구조

  1. 전류 컨버터
  2. IO-Link에 아날로그 4..20 mA를 위한 신호 컨버터 (DP2200)
  3. IO-Link 마스터

대시보드

moneo 대시보드에서 개요를 확인하실 수 있습니다.

대시보드는 사용자에게 이 설비에 대한 관련 프로세스 값 개요를 제공합니다.

  1. 작동시간 카운터 OFF
  2. 작동시간 카운터 무부하
  3. 작동시간 카운터 부하
  4. 전체 가동시간에 대한 무부하 비율
  5. 전체 가동시간에 대한 부하 비율

분석

분석 기능을 사용하여 데이터 히스토리에 액세스하고 다양한 프로세스 값을 비교할 수 있습니다. 일반적인 특성 곡선은 다이어그램에 나와 있습니다:

  • OFF (a) - 부하 (b) - 무부하 (c)

부하 및 무부하 상태에서 속도 (보라색)가 동일한 것을 확인할 수 있습니다. 그러나 전류 소모량 (청색)과 이에 따른 에너지 작업은 두 작동영역에서 크게 다릅니다.

  1. 속도가 최대값에 도달하고, OFF 및 무부하 범위에 대한 전류 소모량
  2. 부하 범위의 전류 소모량

세팅 & 규칙: 임계값 관리

정적 임계값

개별 작동 상태의 작동시간은 정적으로 모니터링할 수 있습니다. 예를 들어, 부하 범위에서 특정 시간 또는 총 가동시간의 특정 시간 후에 해당 티켓을 생성할 수 있습니다. 이러한 용도로 경고 및 알람 티켓을 사용할 수 있으며, 이는 적시에 계획에 사용할 수 있습니다.

  1. 부하 범위에서 950 작동시간에 도달한 후 경고
  2. 부하 범위에서 1,000 작동시간에 도달한 후 알람

티켓 프로세싱 규칙

이 기능을 사용하면 경고 또는 알람이 트리거된 후 어떤 일이 발생해야 하는지 쉽게 정의할 수 있습니다. 예를 들면:

계산된 값

“계산된 값” 기능은 프로세스 데이터를 추가로 처리하는 데 사용됩니다.

아날로그 값을 전류값으로 변환

이 use case에서는 센서가 제공하는 아날로그 전류 신호가 ampere 단위의 전도체를 통해 흐르는 전류값으로 변환됩니다.

모터 전류 = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)

데이터흐름 모델러

  1. 전류 컨버터의 아날로그 전류값 (4...20 mA)
  2. 아날로그 시작 포인트 0. 4 mA
  3. 아날로그 종료 포인트 50...20 mA
  4. 전류범위 아날로그값 (20 mA - 4 mA = 16 mA)
  5. 오프셋 아날로그값 (4...20 mA 에서 0...16 mA)
  6. 델타 시작 포인트에서 종료포인트까지 계산 (AEP – ASP = ∆ A)
  7. 파스칼에 대한 전류용 계수 계산 (∆A / 16 mA = 계수)
  8. 계수를 가진 전류값 (0...16 mA) 곱하기
  9. 결과를 소수점 이하 한자리로 반올림
  10. A의 전류 흐름 결과

작동시간 계산

분석 기능을 통해 결정된 각 작동영역의 전류 소모량 값을 사용하여 서로 다른 작동시간 카운터를 생성할 수 있습니다. 각 작동상태에서 소요된 시간을 계산합니다.

  1. 작동영역을 위한 최소 전류 소모량 (A)
  2. 전류 소모량 (A)
  3. 작동영역을 위한 최대 전류 소모량 (A)
  4. 전류 소모량과 최소 전류 소모량의 비교
  5. 전류 소모량과 최대 전류 소모량의 비교
  6. 최대 및 최소 전류 소모량의 논리적 구성 (AND)
  7. 시간 카운터
  8. 시간 출력 (h)

전체 가동시간 결정

압축기의 전체 가동시간 (OFF + 무부하 + 부하)은 해당 작동시간 카운터를 추가하여 결정할 수 있습니다.

전체 시간 = Off + 무부하 + 부하

  1. 작동 시간 카운터 OFF (h)
  2. 작동 시간 카운터 무부하 (h)
  3. 작동 시간 카운터 무부하 (h)
  4. 작동 시간, 무부하 + 부하 추가 (h)
  5. 무부하 + 부하의 결과에 작동시간 OFF를 h 단위로 추가
  6. 결과를 소수점 이하 한자리로 반올림
  7. 출력 전체 가동시간 (h)

개별 작동상태의 비율 계산

추가 계산에서는 각 작동영역의 시간이 총 시간을 기준으로 설정됩니다.

이것은 압축기 활용도에 대한 좋은 개요를 제공합니다.

  1. 작동시간 부하
  2. 압축기의 전체 가동시간
  3. 일정하게 100 %
  4. 전체 가동시간에 대한 작동시간의 비율
  5. 100%를 곱한 비율
  6. 출력 비율 (%)