moneo: IIoT-platform
Use cases

Slimme pompbewaking met de moneo SmartLimitWatcher

Omvangrijke condition monitoring van een transportpomp

De transportpomp is een centraal component binnen een CIP-installatie. Hij zorgt ervoor dat de media door de gehele installatie heen wordt getransporteerd. Als deze pomp uitvalt, valt het complete proces van de installatie uit.

Afhankelijk van de reinigingsstap werkt de pomp in verschillende toerentalbereiken, waardoor een statische bewaking lastig is.

Met behulp van een AI-benaderingswijzen (Kunstmatige Intelligentie) moet de bewaking van de pomp worden gerealiseerd en moeten afwijkingen van de bedrijfstoestand tijdig worden gedetecteerd en gemeld. Zo kunnen onderhoudswerkzaamheden tijdig worden uitgevoerd in de zin van Real Time Maintenance.

De uitgangssituatie

Procesbewaking voor pompen inzake trillingen en toerental wordt niet of slechts in zeer beperkte mate uitgevoerd – in het beste geval voor statische procesparameters. Er zijn geen monitoring- en visualisatiesystemen, zoals moneo, geïnstalleerd. Om deze reden zijn er geen tijdige alarmmeldingen voordat er schade aan de pomp optreedt.

Doel van het project

Verzameling van kritische procesparameters en intelligente bewaking van de pomp.

De kritische meetgrootheden van de pomp moeten worden geregistreerd via overeenkomstige IO-Link-sensoren.

Doorstroming
Toerental
Druk
Temperatuur
Trillingsgegevens

Via de dataregistratie van de normale toestand moet een model worden aangemaakt, waarmee een bewaking onafhankelijk van de bedrijfstoestand kan worden uitgevoerd en zodoende een afwijking van de normale toestand (anomalieën) kan worden gedetecteerd.

De uitvoering

moneo RTM met de DataScienceToolbox en daarmee met de functie SmartLimitWatcher is centraal op een server geïnstalleerd. De IO-Link-masters zijn via een interne VLAN verbonden met de server. De gebruikte sensoren zijn elk aangesloten op een IO-Link-master.

moneo RTM zorgt daarbij voor de dataregistratie en visualisatie. Via de Tool SmartLimitWatcher van de DataScienceToolbox worden de opgeslagen gegevens geanalyseerd en wordt een overeenkomstig model berekend. Na een leerfase zorgt dit model voor de bewaking van de pomp en meldt het afwijkingen ten opzichte van de normale toestand.

Pompen kunnen in verschillende bedrijfstoestanden werken (bijv. belaste of onbelaste werking). In deze toestanden zijn steeds verschillende grenswaarden toegestaan. De Tool SmartLimitWatcher van de DataScienceToolbox kan dynamische grenswaarden instellen. Als proceswaarden buiten een bepaalde betrouwbaarheidsspectrum komen, worden hiervoor waarschuwingen of alarmen zoals bij de statische grenswaarden afgegeven.

De bewaking van de doorstroming (doelvariabele) wordt met behulp van de SmartLimitWatcher gerealiseerd. Hierbij worden voor de bewaking de zogeheten hulpvariabelen (toerental, pompdruk, trillingsgegevens) gebruikt, die het gedrag van de doorstroming in verschillende bedrijfstoestanden beschrijven. Zo kunnen bijvoorbeeld het toerental en de pompdruk toenemen als de doorstroming hoger wordt.

Het resultaat

eenvoudig
Geen Data Science expertise vereist. Pragmatische oplossing voor productie- en onderhoudsmanagers met eenvoudige 5-stappen-wizard.
comfortabel
Geautomatiseerde datavoorbereiding en kwaliteitscontrole. Geen tijdrovende voorbewerking van data nodig.
intelligent
Keuze van het best-fit AI-model. Automatische modeltraining en controle van de bewakingsnauwkeurigheid.
betrouwbaar
Tijds- en conditieafhankelijke bewaking. Permanente achtergrondbewaking met behulp van verwachte dynamische waardebereiken voor de doelvariabele.
individueel
Individueel instelbare waarschuwingen en alarmen. Instelling van de gevoeligheid van de anomalieherkenning.

De dataregistratie vergroot de transparantie en het daaraan gekoppelde optimalisatiepotentieel. De verhoogde beschikbaarheid van de installatie verbetert het totale proces. Snelle reactie op veranderende procesparameters door geïntegreerd alarmbeheer en dus optimalisatie van het onderhoud. Alle maatregelen verhogen de proces- en productkwaliteit. Bovendien biedt moneo RTM een uitgebreide visualisatie van het proces.

Conclusie

De installatie is succesvol gedigitaliseerd zonder dat er wijzigingen of ingrepen in de PLC of de software nodig zijn.

Systeemopbouw

Toerentalbewakingsunit
Temperatuursensor
Trillingssensor
Druksensor
Stromingssensor
IO-Link-master

Dashboard

Bekijk het overzicht in het moneo dashboard

In het dashboard krijgt de gebruiker een overzicht van de relevante proceswaarden voor deze installatie.

Actuele doorstroming aan de pompuitgang in l/min
Actuele druk aan de pompuitgang in bar
Overzicht trillingsdata (a-RMS, v-RMS, a-Peak)
Bedrijfsurenteller in uren
Oppervlaktetemperatuur pompmotor in °C
Vergelijking motortoerental in t/min en doorstroming in l/min

Analyse

Via de analysefunctie kan de gebruiker toegang krijgen tot de historische data en verschillende proceswaarden met elkaar vergelijken. In het diagram wordt een typische karakteristieke kromme voor aanloop ①, werking ② en uitloop ③ weergegeven.

Hierbij is goed te zien dat het toerental en de druk zich ongeveer gelijk gedragen. De doorstroming in de installatie loopt iets na, wat vanwege de traagheid van het medium normaal is.

blauw = doorstroming
wit = druk
groen = toerental

Settings & Rules: Grenswaarden beheren

Statische grenswaarden

Verschillende parameters van de pomp kunnen statisch worden bewaakt, omdat deze onafhankelijk zijn van de bedrijfstoestand. In dit geval mag bijvoorbeeld de temperatuur van de motor niet hoger zijn dan 50 °C. Dit kan worden gedaan door eenvoudig statische waarschuwings- en alarmgrenzen in te stellen.

Dynamische grenswaarden (SmartLimitWatcher)

Via de SmartLimitWatcher wordt in deze UseCase de stroming van de pomp bewaakt (doelvariabele).
Met behulp van de hulpvariabelen (pompdruk, toerental en acceleratiewaarden) wordt een passend model berekend dat een betrouwbaarheidsbandbreedte rond de proceswaarde legt. Hiermee worden de grenswaarden voor de stroming met inachtneming van verschillende bedrijfstoestanden gedefinieerd.

De gevoeligheid en daarmee de bandbreedte van het betrouwbaarheidsbandbreedte kan via parameters (geen, gering, gemiddeld en hoog) steeds worden aangepast voor de onderste en bovenste waarschuwings- en alarmdrempel. Hiermee kunnen ongewenste foutwaarschuwingen of alarmen worden verborgen.

Ticket verwerkingsregels

Via deze functie kan eenvoudig worden gedefinieerd wat na activering van een waarschuwing of een alarm moet gebeuren, bijv.:

e-mailbericht
SAP Integration

Calculated Values: Berekende waarden

Naast de proceswaarden van de sensoren wordt binnen moneo ook de looptijd van de pomp geregistreerd. Via de template bedrijfsurenteller kan deze functie snel en eenvoudig worden geïmplementeerd.

Daarvoor is een databron ② nodig die de bedrijfstoestand beschrijft. In het volgende voorbeeld worden het toerental en de volgende grenswaarden ③ gebruikt: