IO-Link Schwingungsüberwachung von Lüftern einer zentralen Absauganlage
Use Case
Die Lüfter einer Absauganlage in der Fertigungshalle sind von entscheidender Wichtigkeit. Lötdämpfe, sowie Feinstäube bei der Laserbeschriftung müssen gewissenhaft abgesaugt werden. Ansonsten können Qualitätseinbußen, Gesundheitsgefährdung durch Lötdämpfe und ein kompletter Produktionsstillstand die Folge sein. Ohne Überwachung der Lüfter können keine präventiven Maßnahmen eingeleitet werden.
Die Ausgangslage
Zum Start des Digitalisierungsprojektes besteht keine ganzheitliche, kontinuierliche Zustandsüberwachung der Lüfter. Ein zu spät erkannter Defekt hat im schlimmsten Fall den Stillstand des gesamten Produktionsbereiches zur Folge. Der Ausfall dieser Anlage bedeutet, dass
- die Produktqualität beim automatischen Beschriften gemindert wird, da Feinstäube nicht adäquat abgesaugt werden.
- Maschinendefekte und Stillstände durch Überhitzung eintreten, da Abwärme nicht ausreichend abgeführt wird.
- eine Gesundheitsgefährdung des Produktionspersonals besteht, da Lötdämpfe nicht abgesaugt werden.
Ziel des Projekts
Condition Monitoring für Lüfter mit IO-Link Technologie
Um die Produktqualität dauerhaft zu sichern und Maschinenstillstände und Produktionsausfälle zu vermeiden, soll eine permanente, softwaregestützte Überwachung der Lüfter realisiert werden. Dies ermöglicht die Abkehr von ineffizienten, zeitlich definierten Wartungsintervallen hin zu bedarfsorientierter, flexibler und vorausschauender Wartungsplanung. Mittels IO-Link Technologie soll ein umfangreiches Condition Monitoring umgesetzt werden. Dies dient auch der Absicherung der Luftqualität für die Produktionsmitarbeitenden.
Durchführung
Aufgrund der vorhandenen IT-Infrastruktur kann moneo direkt auf die bestehende Hardware installiert und das Modul moneo RTM aktiviert werden.
Bei nicht ausreichender Systemkapazität hätte das Softwarepaket alternativ auf der moneo appliance zur Verfügung gestellt werden können. Die moneo appliance ist die IPC-Lösung, deren Hardwarekomponenten und Rechenleistung genau auf die Software zugeschnitten sind.
Die Lüfter werden mit einer permanenten Schwingungsüberwachung auf IO-Link Basis ausgestattet. Über ein internes VLAN wird ein IO-Link-Master an den Server angebunden. Über den IO-Link Master gelangen die Daten der angeschlossenen Prozesssensoren zur Auswertung in die moneo Software.
Erfolg
Steigerung von Produkt- und Prozessqualität durch IO-Link Schwingungsüberwachung und moneo RTM
Es wurde ein umfangreiches Condition Monitoring zur Optimierung von Effizienz und Instandhaltung umgesetzt. Mit Hilfe der modularen IIoT-Platform moneo konnte die Lüfterüberwachung effizienter und zuverlässiger gestaltet werden. Dank der frühzeitigen Erkennung von sich anbahnenden Schäden an den Lüftern kann ein Ausfall der Absauganlage verhindert werden. Zudem können erforderliche Wartungen so geplant werden, dass sich Anlagenstillstände auf ein Minimum reduzieren lassen.
Systemaufbau
Dashboard
- Übersicht Schwingungskennwerte v-Rms, a-Peak und a-Rms in einem Liniendiagramm
- Crest Faktor (Verhältnis a-Peak zu a-Rms) zur Bewertung des Lagerzustands
- Ampeldarstellung des Crest Faktor (Grün = OK, Gelb = > 10, Rot = > 12)
- Ampeldarstellung des Temperaturwerts (Grün = OK, Gelb = > 50 °C, Rot = > 60°C)
- Aktuelle Oberflächentemperatur des Motors
- Ampeldarstellung der Drehzahl (Grün = Ok, Gelb = > 3000 U/min, Rot = > 3500 U/min)
- Aktuelle Drehzahl des Motors
Analyse
Aus der Analyse kann abgeleitet werden, dass sich der Motor beim Auftreten des Peaks nicht gedreht hat. Dies lässt z.B. darauf schließen, dass es sich um eine manuell ausgelöste Störung handeln kann.
Rohdatenaufzeichnung (Add-on RTM-Advanced Vibration Analysis)
Aufzeichnung von Schwingungsrohdaten: Über die Add-on Lizenz „Advanced Vibration Analysis“ kann moneo RTM erweitert werden. Diese Funktion reagiert entweder zeitgesteuert oder über Alarme von moneo RTM. Es wird dann automatisch eine Aufzeichnung der Schwingungsrohdaten gestartet. Diese kann anschließend im Zeit- und Frequenzbereich visualisiert werden.
So ist es möglich, Schäden oder Anomalien zu identifizieren und eine rechtzeitige Wartung auszulösen. Für erweiterte Diagnostik können zusätzlich Rohdaten Files erstellt werden, die dem Nutzer in unterschiedlichen Formaten als Download bereitstehen.
- Verlauf der Drehzahl des Motors
- Trend der Motordrehzahl
- a-Peak Wert des VVBs
Beispiel Rohdatenaufzeichnung im Zeitbereich visualisiert.
Beispiel Rohdatenaufzeichnung im Frequenzbereich (FFT) visualisiert.
Ticket Verarbeitungsregeln
Sobald ein definierter Grenzwert unter- oder überschritten wurde, wird für den entsprechenden Prozesswert ein Ticket aufgemacht. Dieses kann vom zuständigen Mitarbeiter übernommen und abgearbeitet werden. Über die Kommentarfunktion können durchgeführte Maßnahmen und Lösungsbeschreibungen direkt dokumentiert werden.
Calculated Values: kalkulierte Werte
Über ein Template zur Berechnung der Betriebsstunden kann einfach ein Betriebsstundenzähler anhand von fünf Optionen aufgebaut werden. Bei einem Lüfter bietet sich die Drehzahl des Motors als Messgröße für das Hochzählen an.
- Name des Betriebsstundenzählers zur eindeutigen Identifizierung in der Topologie
- Datenquelle, die zum Zählen der Betriebsstunden herangezogen wird
- Schwellwert zur Definition, wann der Zähler hochzählt
- Vorwahl der aktuellen Betriebsstunden
- Option zum Rückwärtszählen
