Surveillance du groupe hydraulique d’un banc d’essai hydraulique
Use Case
Le groupe hydraulique constitue l’élément central d’un banc d’essai hydraulique. Dans le cas d’un banc d’essai hydraulique à pression d’impulsion, les capteurs de pression sont qualifiés par le biais d’un «contrôle accéléré de durée de vie».
Une panne de l’installation augmenterait le délai de développement, les tests ne pouvant pas être réalisés en temps voulu. D’autre part, il serait provisoirement impossible de livrer certains types de capteurs de pression étant donné que les contrôles nécessaires afin de garantir la qualité de la série ne pourraient pas avoir lieu. Ceci aurait des répercussions directes sur le chiffre généré par le groupe de produits et mettrait en danger les capacités de livraison.
La situation initial
Le groupe hydraulique existant est déjà équipé de capteurs (température, pression, niveau). Ces informations servent à commander l’installation afin d’arrêter la machine en cas de violation des valeurs limites. Le groupe est également équipé de deux réservoirs, permettant de refroidir l’huile hydraulique.
Une autre particularité du groupe réside dans les deux pompes de construction identique montées de manière redondante. Sur les lignes avec deux pompes redondantes, la charge homogène des deux pompes joue un rôle crucial afin d’accroître la durée de marche totale des pompes et d’éviter qu’une pompe s’abîme à cause de temps d’arrêt trop longs (ex. grippage des paliers).
Objectif du projet
Condition Monitoring étendu pour le groupe hydraulique
Les facteurs à surveiller sont l’usure dans le système hydraulique et la durée de marche des pompes afin de les optimiser. Les violations des valeurs limites doivent être détectables au plus tôt par un système de gestion d’alarmes automatisé.
La réalisation
Les signaux des capteurs existants dans l’installation sont récupérés par la voie Y/par rétrofit. Deux variantes ont été installées:
Réservoir
- Récupération parallèle du signal 0 – 10 V des deux capteurs de température à l’aide d’un DP1222
- Récupération du signal IO-Link des deux capteurs de niveau via un splitter de données IO-Link E43406
Les autres capteurs ont été montés et mis en service comme indiqué dans leurs notices d’utilisation.
Pompe
- Capteur IO-Link inductif avec contrôleur de vitesse
- Accéléromètres IO-Link
Retour
- Sonde de température à boulonner avec câble
- Prise de température IO-Link (unité électronique d’évaluation pour les capteurs de température PT100/PT1000)
moneo RTM est installé sur un serveur central. Le maître IO-Link envoie les valeurs de capteur à moneo RTM pour visualisation et analyse.
La clé du succès
Condition Monitoring complet d’un groupe hydraulique avec moneo RTM
Grâce au rétrofit (récupération des valeurs des capteurs dans la commande) et l’enregistrement supplémentaire de valeurs clés du groupe hydraulique, il a été possible de répondre à toutes les exigences pour un Condition Monitoring complet.
- Enregistrement permanent de la pression de système
- Surveillance permanente des niveaux dans les réservoirs
- Surveillance permanente des températures dans les réservoirs
- Surveillance des vibrations des pompes
- Calcul des heures de service des pompes
- Surveillance de la température de retour
- Calcul de la différence de température entre retour et réservoirs
- Détection d’usure dans le système hydraulique
- Charge optimisée de la pompe
Structure du système
- Sonde de contact + prise de température dans le retour
- Accéléromètre pompe 2
- Capteur inductif + contrôleur de vitesse pompe 2
- Accéléromètre pompe 1
- Capteur inductif + contrôleur de vitesse pompe 1
- Température réservoir 2 + convertisseur 0 à 10 V
- Niveau réservoir 2 + splitter IO-Link
- Température réservoir 1 + convertisseur 0 à 10 V
- Niveau réservoir 1 + splitter IO-Link
- Maître IO-Link
Tableau de bord
Dans le tableau de bord, l’utilisateur obtient un aperçu des valeurs actuelles des capteurs de l’installation. Le tableau de bord suivant donne un aperçu des paramètres applicables au process.
- Température conduit de retour
- Température réservoir 1
- Température différentielle (retour – réservoir 1)
- Niveau réservoir 1
- Pression de système
- Niveau réservoir 2
- Température réservoir 2
- Vitesse de rotation pompe 1
- Vitesse de rotation pompe 2
Dans des tableaux de bord séparés, l’utilisateur obtient des informations complémentaires comme les valeurs clés actuelles de la pompe:
- Valeurs d’oscillation pompe 1 (v-RMS, a-Peak, a-Rms)
- Valeurs d’oscillation pompe 2 (v-RMS, a-Peak, a-Rms)
- Vitesse de rotation pompe 1
- Heures de service pompe 1
- Température pompe 1
- Vitesse de rotation pompe 2
- Heures de service pompe 1
- Température pompe 2
Analyse
L’analyse permet d’accéder aux données historiques sauvegardées des capteurs. On peut ainsi voir ce qu’il s’est passé dans le temps, ce qui facilite le dépannage. Différentes valeurs de capteurs peuvent ainsi être observées et analysées au fil du temps.
Dans l’analyse suivante, on voit clairement que la valeur d’oscillation (v-RMS) et la température de l’huile hydraulique ont une corrélation. Ceci permet par exemple d’utiliser la valeur d’oscillation comme indicateur précoce d’une violation de valeur limite de la température de l’huile hydraulique.
- Bleu: Température conduit de retour
- Blanc: Température réservoir
- Vert: Valeur d’oscillation v-RMS
Valeurs limites statiques
Des valeurs limites statiques sont définies pour différentes valeurs de process du groupe hydraulique. En cas de dépassement ou de non-atteinte de ces valeurs, un ticket est généré dans moneo. Ce ticket peut ensuite être traité avec les règles de traitement de tickets.
- Valeur limite pour le seuil d’alarme
- Temporisation pour le seuil d’alarme
Les valeurs de process suivants sont utilisées pour surveiller les valeurs limites:
- Niveau réservoir 1 et 2
- Température réservoir 1
- Température conduit de retour
- Température pompe 1 et 2
- Valeurs d’oscillation pompe 1 et 2
Règles de traitement de ticket
Cette fonction permet de définir simplement ce qui doit se passer après le déclenchement d’un avertissement ou d’une alarme, par exemple:
- Notification par e-mail
- Intégration SAP
Calculated Values: valeurs calculées
Les valeurs calculées et les modèles permettent de générer des informations supplémentaires à partir des valeurs de mesure.
L’enregistrement des heures de service a été réalisé à l’aide du modèle de compteur d’heures. Tant que la vitesse de rotation de la pompe est supérieure à 50tr/min, le compteur de temps reste actif.
- Nom de la valeur calculée
- Déclencheur pour le compteur d’heures de service
- Valeur seuil pour le déclencheur
- Valeur de temps actuelle
La valeur analogique 0 - 10V du capteur de température doit être mise à l’échelle en fonction de la valeur de température correspondante (0 V = 0°C et 10 V = 100°C).
- Température comme valeur de tension analogique du capteur (0 à 10 V)
- Point final analogique (100°C = 10V)
- Point de départ analogique (0°C = 0V)
- Fourchette de tension valeur analogique (10 V)
- Calcul du delta du point final au point de départ (AEP – ASP = ∆A)
- Calcul du facteur de courant par rapport à Pascal (∆A / 10 V = facteur)
- Multiplication de la valeur de courant (0 à 10 V) avec le facteur
- Addition du point de départ analogique comme décalage
- Résultat différence de pression en Pascal
Le capteur de niveau transmet uniquement la valeur de mesure sans décalage via l’interface IO-Link. Cette valeur doit être ajoutée à la valeur de mesure.
- Niveau réservoir comme valeur brute
- Décalage pour le niveau
- Niveau avec décalage
