- moneo：IIoT平台
- 使用案例
依照電流消耗量，進行風扇狀態監控
生產廠房的中央排氣系統有幾個風扇。對於整個生產廠房排氣流程品質來說，風扇功率具有決定性的作用。
各式生產流程都需要排氣系統。它可以用來排放銲接蒸氣，以及來自雷射刻印的蒸氣，以確保機台可用率，進而幫助整個生產流程順暢運作。因此，依照需求進行維護，必不可少。
為了實現這點，會針對每個風扇的所有三相電流值進行偵測，再加上已整合的振動監控。測量相位差，提供關於風扇馬達狀況的額外資訊。
初始情況
工廠裡的壓縮機故障，產生深遠的後續影響：
- 由於廢熱無法有效消散，導致機台停機時間
- 因生產損失而導致的成本
- 可能產生高額維修費用
- 由於銲接蒸氣未排出，造成生產人員有健康風險
- 由於細小粉塵未能充分排出，導致雷射刻印品質問題
在最糟的情況下，會導致整個生產區域完全故障。
風扇的振動監控及其數據會傳送至moneo，提供資訊，偵測潛在損壞。
不過，必須要有風扇的電子狀態與上游變頻器等額外資訊，才能進行整體評估。
專案目標
透過測量相位差，擴大風扇狀態監控
目標在於監控以下項目，確保風扇的操作性：
- 馬達繞組
- 旋轉組件的自由運動
- 變頻器中的電子零件
實行
moneo RTM 安裝於伺服器中央。IO-Link主站透過內部VLAN，連接至伺服器。
宜福門擁有許多各種不同的自動化組件。這項應用選擇了 3 台 ZJF055 電流轉換器，以及 AL2605 IO-Link 輸入/輸出模組。
電流轉換器用於3個AC相位U/V/W 的所有供應纜線上，安裝在風扇的變頻器與連接端子之間。在訊號輸出端，會以類比訊號4...20 mA 提供轉換器的測量值。這些數值會透過AL2605，從 4...20 mA 轉換為IO-Link訊號。
透過AL1352系列的IO-Link主站，數據資料可以提供給moneo RTM 。
借助 3 台電流轉換器，可測量 3 條供應線 U/V/W 的電流消耗值。
為取得有效製程數值，電流轉換器的測量值必須轉換為轉換器的實際電流值（4 mA ≙ 0 A， 20 mA ≙ 50 A）。透過「計算數值」功能，可於moneo RTM完成此事。
能偵測到以下電子方面或機械方面的損壞模式：
- 馬達繞組短路
- 旋轉組件滯慢
- 變頻器故障
已判定的電流值是用來：
- 計算這三個相位差
- 判定所有三個相位的平均電流
- 互相比較各數值
結果
從定期檢修改為視情維護，進而優化製程
幸好有全面的數據紀錄，在初期階段就能偵測迫在眉睫的故障。可因此依照需求，安排日程並執行維護工作。這也為整個工廠製程可靠性增添決定因素。
針對可能發生的馬達繞組短路、旋轉組件滯慢與變頻器故障，能透過電流值做出判斷。
儀錶板
>在 moneo 儀錶板總覽全局
儀錶板讓使用者能夠一覽此工廠的相關製程數值。
- 已測量的U | V | W的電流值（單位：mA）
- 相位差 U-V | V-W | W-U
- 電流不對稱性 U-V | V-W | W-U
- 所有三個相位的平均電流
分析
可以使用分析功能存取歷史數據，並且比較不同的製程數值。圖表顯示U、V與W的電流值，單位為mA。
這裡可以清楚看到，在架設階段 ① 有過衝狀況，而在正常運作時 ② ，電流值穩定。在斷開瞬間 ③ ，由於馬達中的電感，而產生一個小峰值。
- 架設階段
- 正常運作
- 斷開瞬間
設定與規則：管理閥值
靜態閥值
對於三相位機器，所謂的電流不對稱性不應該超過10%。至於每個差異值，如果每個值 ≥10%，便會產生警示。
- 當U-V 偏差超過 10%，產生警示
- 當V-W 偏差超過 10%，產生警示
- 當W-V 偏差超過 10% ，產生警示
在風扇馬達啟動或負載突然改變時，可能會使用到高達10%的公差範圍，因此尚未實施警告限值監控的相關功能。
- 上限警示閥值
- 警示閥值延遲時間
工單處理規則
計算數值
「計算數值」（Calculated values）功能可用來進一步處理製程數據。在這個使用案例中，會進一步執行各式處理作業：
- 將類比4...20 mA 轉換為電流轉換器的電流值，以計算馬達電流
- 計算相位差
- 計算這三個相位平均電流
- 計算電流不對稱性
在這個使用案例中，這個驅動馬達的所有3個相位都受到監控，意味著有時候必須執行數次計算。
將類比4...20 mA 轉換為電流轉換器的電流值，以計算馬達電流
所用的電流轉換器會提供4..20 mA 類比訊號，首先必須轉換成單位為mA的製程數值，所有3個相位都必須進行轉換。
馬達電流 = (AIN-4,000) * ((AEP-ASP)/(16,000)) + ASP
數據流程模組
- 電流轉換器的類比電流值（4...20 mA）
- 常數：類比起始點（0 mA = 4 mA）
- 常數：類比結束點（10,000 mA = 20 mA）
- 電流跨距：類比值（20,000 – 4,000 = 16,000）
- 抵消類比值（從4...20 mA轉為0...16 mA）
- 計算：起始點與結束點的差量（AEP – ASP = ∆A）
- 計算：電流轉mA為單位電流的係數（∆A / 16 mA = 係數）
- 將電流值（0...16 mA）乘以係數
- 得出電流值（單位：mA）
計算相位差
為計算電流不對稱性，必須先計算個別相位之間的差動電流（U-V、V-W 與 W-U）。
∆馬達電流 = 馬達電流 U - 馬達電流 V
- 電流轉換器（單位：mA）的電流值1，假設為：U
- 電流轉換器（單位：mA）的電流值2，假設為：V
- 計算相位U與V之間的絕對差
- 電流差（單位：mA）
計算這三個相位的平均電流
為了能以 % 表示電流不對稱性，首先必須判定這三個相位的平均值，當作100%的基準。
平均電流= （馬達電流U + 馬達電流 V + 馬達電流 W）/3
- 電流值U（單位：mA）
- 電流值V（單位：mA）
- 電流值W（單位：mA）
- U與V電流值相加
- 再加上W電流值
- 相位的常數值 = 3
- 將總電流值除以相位數量
- 得出平均電流（單位：mA）
計算電流不對稱性
電流不對稱性（單位：%）是以電流差（U-V、V-W 與 W-U）與所有三個相位的平均電流而計算出來。在這個使用案例中，此數值是用來建立限值所需。
電流不對稱性= （∆馬達電流）/（平均電流） * 100%
- 電流差U - V（單位：mA）
- 平均電流 U - V - W
- 電流差除以平均電流
- 常數100%
- 將電流差與平均電流的比率乘以100%
- 將得到的結果四捨五入至小數點第一位
- 得出電流不對稱性的百分比結果
