Persluchtbewaking van een bewerkingsmachine als basis voor energie-efficiënte maatregelen
Use Case
Persluchtkosten in een oogopslag
Voor de productieprocessen van een bewerkingsmachine is altijd perslucht nodig. Bij de productie van sensoren wordt in de eigen onderneming een grote verscheidenheid aan voorzieningen vervaardigd, die nodig zijn voor de productie van de eindproducten. Deze processen vinden vaak plaats in een bewerkingsmachine. Momenteel worden positiehouders geproduceerd voor het ingietproces. De positiehouders zijn in de bewerkingsmachine gefreesd uit een metalen blok.
Voor het productieproces van de bewerkingsmachine is perslucht nodig:
- Perslucht als zogenaamde "sperlucht" om een holle ruimte af te dichten met behulp van de overdruk.
- Perslucht voor mechanische processen tijdens de gereedschapswissel
- Als "spoellucht" om gereedschap te reinigen voor en na het wisselen van gereedschap.
- Als "spoellucht" om spanen te verwijderen van gefabriceerde onderdelen wanneer deze uit de bewerkingsmachine worden genomen.
- Perslucht om de gereedschappen te koelen bij gevoelige kunststof onderdelen die niet in contact mogen komen met koelsmeermiddel
De productie van perslucht vormt een niet onbelangrijke kostenfactor in het productieproces. Overwegingen met betrekking tot energiebesparende maatregelen zijn daarom zeer verstandig.
De uitgangssituatie
Persluchtindicatie zonder condition-based hoeveelheids- en kostenregistratie
Standaard biedt iedere bewerkingsmachine algemene weergave-instrumenten om de status van de verschillende bedrijfstoestanden weer te geven. De procesgegevens van het persluchtverbruik in samenhang met de bijbehorende kostenregistratie zijn niet geïntegreerd in de bewaking.
Een beoordeling wat betreft energiebeheer en energie-efficiënte maatregelen is niet mogelijk.
- Welke persluchtkosten ontstaan er afhankelijk van de machinestatus?
- Waar kunnen kosten en energie worden bespaard?
Deze vragen blijven tot nu toe onbeantwoord zonder databasis.
Doel van het project
Beoordeling van persluchtkosten voor energiebesparende maatregelen
- Energie-efficiënt gebruik van de bewerkingsmachine
- Berekening van verschillende persluchtkosten voor de beoordeling en organisatie van energiebesparende maatregelen.
- Identificatie en visualisatie van onnodige kosten in stand-by bedrijf als gevolg van lekkages.
- Verlaging van energie- en bedrijfskosten met als doel een "Green Factory".
De uitvoering
Persluchtbewaking met moneo RTM
moneo RTM is centraal op een server geïnstalleerd.
ifm beschikt over een breed portfolio automatiseringscomponenten. Voor deze toepassing werd telkens één persluchtverbruiksmeter SD6500 geïnstalleerd bij de persluchttoevoer van de bewerkingsmachine en vóór het persluchtpistool.
Via een IO-Link-master uit de serie AL1350 wordt de data van de sensoren doorgestuurd naar moneo RTM. De IO-Link-master is via een interne VLAN verbonden met de server.
Datamonitoring, grenswaardenbewaking en berekeningen worden uitgevoerd met moneo RTM.
Het succes
Energiebesparende mogelijkheden zichtbaar gemaakt met moneo RTM
De dataregistratie van de flowwaarden, de visualisatie ervan en de berekening met moneo RTM vormen de basis voor de berekening van verschillende persluchtkosten.
Met deze data is een gerichte beoordeling en organisatie van energiebesparende maatregelen mogelijk. Onnodige kosten in stand-by bedrijf kunnen worden vastgesteld en de bewerkingsmachine kan energie-efficiënter worden gebruikt zonder onnodige verspilling van perslucht.
De energie- en bedrijfskosten kunnen worden verlaagd om een "Green Factory” mogelijk te maken.
Systeemopbouw
- Persluchtverbruiksmeter SD6500 in de aanvoerleiding van de bewerkingsmachine
- Persluchtverbruiksmeter SD6500 in de aanvoerleiding van het persluchtpistool
- IO-Link-master AL1350
Aansluitschema
- Persluchtverbruiksmeter SD6500 in de aanvoerleiding van de bewerkingsmachine
- Persluchtverbruiksmeter SD6500 in de aanvoerleiding van het persluchtpistool
- IO-Link-master AL1350
Dashboard
Creëer het overzicht in het moneo dashboard. In het dashboard krijgt de gebruiker een overzicht van alle relevante proceswaarden voor deze installatie.
- Actueel totaal persluchtverbruik CDS** (m³/h)*
- Actuele druk (bar)
- Totaal persluchtverbruik totalisator CDS** (m³)*
- Actuele energiekosten perslucht CDS** (€/h)*
- Totale kosten perslucht CDS** (€)*
- Bedrijfstoestand machine "Aan" CDS** (On/Off)
- Bedrijfstoestand machine "Stand-by" CDS** (On/Off)
- Bedrijfstoestand machine "Uit" CDS** (On/Off)
In het dashboard “Perslucht” krijgt de gebruiker een overzicht van de relevante perslucht-proceswaarden voor deze installatie.
- Actueel persluchtverbruik machine (m³/h)
- Actuele druk machine (bar)
- Actuele persluchttemperatuur (°C)
- Persluchtverbruik machine (m³)*
- Persluchtkosten machine (€)*
- Actueel persluchtverbruik persluchtpistool (m³/h)
- Actuele druk persluchtpistool (bar)
- Actuele persluchttemperatuur persluchtpistool (°C)
- Persluchtverbruik persluchtpistool (m³)*
- Persluchtkosten persluchtpistool CDS** (€)*
- Actueel totaal persluchtverbruik CDS** (m³/h)*
- Totaal persluchtverbruik totalisator CDS** (m³)*
- Actuele energiekosten perslucht CDS** (€/h)*
- Totale kosten perslucht CDS** (€)*
In het dashboard "Machinestatus" kan de gebruiker de actuele bedrijfstoestand van de machine zien en de verstreken looptijd in de betreffende toestand.
- Bedrijfstoestand machine "Aan" CDS** (On/Off)
- Bedrijfstoestand machine "Stand-by" CDS** (On/Off)
- Bedrijfstoestand machine "Uit" CDS** (On/Off)
- Looptijd machine "Aan" CDS** (h)*
- Looptijd machine "Stand-by" CDS** (h)*
- Looptijd machine "Uit" CDS** (h)*
In het dashboard "Procesoptimalisatie" ziet de gebruiker het energieverbruik afhankelijk van de bedrijfstoestand van de machine. Op basis van deze inzichten kan de energiebehoefte worden geoptimaliseerd.
- Totale kosten perslucht CDS** (€)*
- Persluchtkosten machine CDS** (€)*
- Persluchtkosten machine in stand-by CDS** (€)*
* Het begin van de telling begint bij inbedrijfstelling van de sensor. Een reset kan worden uitgevoerd via de sensor zelf of met moneo configure.
** LET OP! Een reset zet ook alle eerder berekende waarden terug! CDS (Calculated Data Source) staat voor een waarde die is berekend met de moneo Data Flow Modeler
Analyse
Met behulp van de analysefunctie kunnen nog andere details worden getoond. Het screenshot laat zien hoe gemakkelijk de bedrijfstoestand van de bewerkingsmachine kan worden vastgesteld via de stromingswaarde van de perslucht.
- Bedrijfstoestand machine "Uit" (0 m³/h)***
- Bedrijfstoestand machine "Stand-by" (ca. 19 m³/h)***
- Bedrijfstoestand machine "Aan" (>20 m³/h)***
*** Moet individueel worden vastgesteld, afhankelijk van de toepassing
Settings & Rules: Grenswaarden beheren
Tasks & Tickets
Zodra een gedefinieerde grenswaarde over- of onderschreden wordt, wordt voor de betreffende proceswaarde een ticket geopend. Hieronder kan de overschrijding van de grenswaarde van de drukwaarde worden herkend aan het rode stoplichtindictaor en de weergegeven pop-up alarmmelding.
De ticket kan door de verantwoordelijke medewerker worden overgenomen en afgehandeld. Via de commentaarfuncties zijn uitgevoerde maatregelen en oplossingsbeschrijvingen direct vast te leggen. Hiervoor zijn de volgende meldingsopties beschikbaar:
- SAP Integration
Calculated Values: Berekende waarden
Naast de proceswaarden van de sensoren kan binnen moneo op basis daarvan ook nog veel andere informatie worden berekend. Met de "Data Flow Modeler" kunnen door de gebruiker gedefinieerde berekende waarden worden gecreëerd, bijvoorbeeld door databronnen van sensoren te combineren en te verrekenen in een datastroommodel.
Berekening van het totale persluchtverbruik:
- Totalisator van de persluchtverbruiksmeter SD6500 voor de bewerkingsmachine (m³)
- Totalisator van de persluchtverbruiksmeter SD6500 voor het persluchtpistool (m³)
- Functieblok "Optelling", berekening van het totale persluchtverbruik
- Resultaat totaalverbruik (m³)
Berekening van de persluchtkosten van de bewerkingsmachine:
- Totalisator van de persluchtverbruiksmeter SD6500 voor de bewerkingsmachine (m³)
- Energieprijs voor 1m³ perslucht – moet individueel per toepassing worden bepaald (€/cent)
- Constante "100" voor omrekening van cent naar euro
- Functieblok "Deling", omrekening van cent naar euro
- Functieblok "Vermenigvuldiging", berekening van de energiekosten
- Functieblok “Afronden”, afronden van de energiekosten tot twee cijfers achter de komma
- Resultaat persluchtkosten van de bewerkingsmachine (€)
Bepaling van de bedrijfstoestand van de bewerkingsmachine "AAN":
- Doorstromingswaarde van de persluchtverbruiksmeter SD6500 (m³/h)
- Constante "20" voor het bepalen van de bedrijfstoestand AAN moet individueel per toepassing worden bepaald (m³/h)
- Functieblok "Vergelijking" – uitgang is waar zodra A groter is dan B
- Functieblok "Booleaans naar numeriek", conversie van de booleaanse waarde in een numerieke waarde: true = 1 / false = 0
- Resultaat bedrijfstoestand van de bewerkingsmachine = Aan (true = 1 / fasle = 0)
Bepaling van de bedrijfstoestand van de bewerkingsmachine "UIT":
- Doorstromingswaarde van de persluchtverbruiksmeter SD6500 (m³/h)
- Constante "1" voor het bepalen van de bedrijfstoestand UIT - moet individueel per toepassing worden bepaald (m³/h)
- Functieblok "Vergelijking" – uitgang is waar zodra A kleiner is dan B
- Functieblok "Booleaans naar numeriek", conversie van de booleaanse waarde in een numerieke waarde: waar = 1 / onwaar = 0
- Resultaat bedrijfstoestand bewerkingsmachine = Uit (waar = 1 / onwaar = 0)
Bepaling van de bedrijfstoestand van de bewerkingsmachine "Stand-by":
- Doorstromingswaarde van de persluchtverbruiksmeter SD6500 (m³/h)
- Constante "1" voor het bepalen van de bedrijfstoestand UIT - moet individueel per toepassing worden bepaald (m³/h)
- Constante "20" voor het bepalen van de bedrijfstoestand AAN moet individueel per toepassing worden bepaald (m³/h)
- Functieblok "Vergelijking" – uitgang is waar zodra A groter is dan B
- Functieblok "Vergelijking" – uitgang is waar zodra A kleiner is dan B
- Functieblok "En" – uitgang is waar zodra A en B waar zijn
- Functieblok "Booleaans naar numeriek", conversie van de booleaanse waarde in een numerieke waarde: waar = 1 / onwaar = 0
- Resultaat bedrijfstoestand bewerkingsmachine = Uit (waar = 1 / onwaar = 0)
Berekening van de productietijd van de bewerkingsmachine:
- Berekende bedrijfstoestand machine AAN (true = 1 / false = 0)
- Functieblok "Numeriek naar booleaans", conversie van een numerieke waarde naar een booleaanse waarde 1 = true / 0 = false
- Functieblok "Tijdteller" – telt zodra bij de trigger-ingang de waarde 1=waar actief is
- Functieblok “Afronden”, afronden van de telwaarde tot twee cijfers achter de komma
- Resultaat tijd van de bewerkingsmachine in bedrijfstoestand Aan (h)
Berekening van de energiekosten in stand-by:
- Berekende waarde stand-bytijd van de bewerkingsmachine (h)
- Constante "19" Gemiddelde verbruikswaarde van de machine in stand-by - moet individueel per toepassing worden bepaald (m³/h)
- Energieprijs voor 1m³ perslucht – moet individueel per toepassing worden bepaald (€/cent)
- Constante "100" voor omrekening van cent naar euro
- Functieblok "Deling", omrekening van cent naar euro
- Functieblok "Vermenigvuldiging", berekening van de gemiddelde energiekosten in stand-bybedrijf
- Functieblok "Vermenigvuldiging", berekening van de energiekosten
- Functieblok “Afronden”, afronden van de energiekosten tot twee cijfers achter de komma
- Resultaat persluchtkosten van de bewerkingsmachine in stand-by (€)
