Monitoraggio dell'aria compressa di una macchina utensile come base per misure di efficienza energetica
Use Case
I costi dell'aria compressa in sintesi
I processi produttivi di una macchina utensile richiedono sempre aria compressa. Nella produzione di sensori, un'ampia gamma di dispositivi necessari per la realizzazione dei prodotti finali viene prodotta internamente. Questi processi si svolgono spesso in una macchina utensile. Attualmente vengono prodotti dei segnaposto per il processo di resinatura. Nella macchina utensile i segnaposto vengono tagliati con la fresa da un blocco di metallo.
Nel processo di produzione della macchina utensile è necessaria l'aria compressa:
- Aria compressa come cosiddetta "aria di tenuta" per sigillare una cavità mediante la sovrappressione.
- Aria compressa per i processi meccanici durante il cambio degli utensili
- Come "aria di lavaggio" per pulire gli utensili prima e dopo la sostituzione.
- Come "aria di lavaggio" per rimuovere i trucioli dai pezzi fabbricati durante la rimozione dalla macchina utensile.
- Aria compressa per raffreddare gli utensili nel caso di parti in plastica sensibili che non devono entrare in contatto con il lubrorefigerante.
La produzione di aria compressa costituisce un fattore di costo non trascurabile nel campo della produzione. Le considerazioni sulle misure di risparmio energetico sono quindi molto appropriate.
Situazione iniziale
Visualizzazione dell'aria compressa senza registrazione delle quantità e dei costi secondo condizione
Nella versione standard, ogni macchina utensile offre strumenti di visualizzazione generali per indicare lo stato dei vari stati di funzionamento. Non sono integrati nel monitoraggio i dati di processo del consumo di aria compressa in relazione alla relativa registrazione dei costi.
Non è possibile effettuare una valutazione in termini di gestione dell'energia e di misure di efficienza energetica.
- Quali sono i costi dell'aria compressa a seconda dello stato della macchina?
- Dove è possibile risparmiare costi ed energia?
Queste domande sono rimaste finora senza risposta e senza base dati.
Obiettivo del progetto
Valutazione dei costi dell'aria compressa per le misure di risparmio energetico
- Funzionamento della macchina utensile ad efficienza energetica
- Calcolo dei diversi costi dell'aria compressa per valutare e organizzare misure di risparmio energetico.
- Identificazione e visualizzazione dei costi inutili nel funzionamento in modalità standby a causa di perdite.
- Riduzione dei costi per l’energia e di esercizio con l'obiettivo di "Fabbrica Verde".
Realizzazione
Monitoraggio dell’aria compressa con moneo RTM
moneo RTM è stato installato centralmente su un server.
ifm offre un'ampia gamma di componenti di automazione. Per questa applicazione, sia sull'alimentazione dell'aria compressa della macchina utensile sia davanti alla pistola ad aria compressa, è stato installato un misuratore di aria compressa SD6500.
Tramite un master IO-Link della serie AL1350 vengono forniti i dati dei sensori per moneo RTM. Il master IO-Link è collegato al server tramite una VLAN interna.
Il monitoraggio dei dati, la gestione delle soglie e i calcoli vengono effettuati con moneo RTM.
Risultato
moneo RTM rende visibile il potenziale di risparmio energetico.
La registrazione dei dati dei valori di flusso, la relativa visualizzazione e la contabilizzazione con moneo RTM costituiscono la base per il calcolo dei diversi costi dell'aria compressa.
Con questi dati è possibile valutare e organizzare in modo mirato le misure di risparmio energetico. È possibile individuare i costi inutili in modalità standby e far funzionare la macchina utensile in modo più efficiente dal punto di vista energetico, senza sprecare inutilmente aria compressa.
I costi per l’energia e di esercizio potrebbero essere ridotti con l'obiettivo della "Fabbrica Verde".
Struttura del sistema
- Misuratore di aria compressa nella linea di alimentazione della macchina utensile SD6500
- Misuratore di aria compressa nella linea di alimentazione della pistola ad aria compressa SD6500
- Master IO-Link AL1350
Schema di collegamento
- Misuratore di aria compressa nella linea di alimentazione della macchina utensile SD6500
- Misuratore di aria compressa nella linea di alimentazione della pistola ad aria compressa SD6500
- Master IO-Link AL1350
Dashboard
Una panoramica si trova nella dashboard di moneo. La dashboard fornisce all’utente una panoramica dei valori di processo rilevanti per questo impianto.
- Consumo totale attuale di aria compressa CDS** (m³/h)*
- Pressione attuale (bar)
- Consumo totale di aria compressa totalizzatore CDS** (m³)*
- Costi attuali per l’energia dell'aria compressa CDS** (€/h)*
- Costi totali aria compressa CDS** (€)*
- Stato di funzionamento della macchina "On" CDS** (On/Off)
- Stato di funzionamento della macchina "Standby" CDS** (On/Off)
- Stato di funzionamento della macchina "Off" CDS** (On/Off)
La dashboard fornisce all’utente in modo rapido tutti i valori di processo rilevanti per questo impianto.
- Consumo attuale di aria compressa della macchina (m³/h)
- Pressione attuale della macchina (bar)
- Temperatura attuale dell'aria compressa (°C)
- Consumo di aria compressa della macchina (m³)*
- Costi dell'aria compressa della macchina (€)*
- Consumo attuale di aria compressa della pistola ad aria compressa (m³/h)
- Pressione attuale della pistola ad aria compressa (bar)
- Temperatura attuale dell'aria compressa della pistola ad aria compressa (°C)
- Consumo di aria compressa della pistola ad aria compressa (m³)*
- Costi dell'aria compressa della pistola ad aria compressa CDS** (€)*
- Consumo totale attuale di aria compressa CDS** (m³/h)*
- Consumo totale di aria compressa totalizzatore CDS** (m³)*
- Costi attuali per l’energia dell'aria compressa CDS** (€/h)*
- Costi totali aria compressa CDS** (€)*
Nella dashboard "Stato della macchina" l’utente rileva lo stato di funzionamento attuale della macchina e il tempo di funzionamento passato nel rispettivo stato.
- Stato di funzionamento della macchina "On" CDS** (On/Off)
- Stato di funzionamento della macchina "Standby" CDS** (On/Off)
- Stato di funzionamento della macchina "Off" CDS** (On/Off)
- Tempo di funzionamento della macchina "On" CDS** (h)*
- Tempo di funzionamento della macchina "Standby" CDS** (h)*
- Tempo di funzionamento della macchina "Off" CDS** (h)*
Nella dashboard "Ottimizzazione dei processi" l’utente vede l’energia consumata in base allo stato di funzionamento della macchina. Le conoscenze così acquisite possono essere utilizzate per ottimizzare il fabbisogno di energia.
- Costi totali aria compressa CDS** (€)*
- Costi dell'aria compressa della macchina CDS** (€)*
- Costi dell'aria compressa della macchina in modalità standby CDS** (€)*
* L'inizio del conteggio è stata la messa in servizio del sensore. Il reset può essere effettuato tramite il sensore stesso o con moneo configure.
**ATTENZIONE! Un reset azzera anche tutti i valori calcolati in precedenza! CDS (Calculated Data Source) indica un valore calcolato con il moneo Data Flow Modeler
Analisi
Ulteriori dettagli possono essere visualizzati tramite la funzione Analisi. La schermata mostra la facilità con cui è possibile rilevare lo stato di funzionamento della macchina utensile attraverso il valore di flusso dell'aria compressa.
- Stato di funzionamento della macchina "Off" (0m³/h)***
- Stato di funzionamento della macchina "Standby" (circa 19m³/h)***
- Stato di funzionamento della macchina "On" (>20m³/h)***
*** Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione
Impostazioni e regole: Gestire i valori soglia
Tasks & Tickets
Non appena una soglia definita è stata superata per eccesso o per difetto, viene creato un ticket per il corrispondente valore di processo. In seguito si identifica la violazione della soglia del valore di pressione dallo strumento a semaforo rosso e dal messaggio di allarme a comparsa visualizzato.
Il ticket può essere preso in carico ed elaborato dalla persona responsabile. Con la funzione di commento è possibile documentare direttamente le misure adottate e le descrizioni delle soluzioni. Sono disponibili le seguenti opzioni di notifica:
- Integrazione SAP
Calculated Values: valori calcolati
Oltre ai valori di processo dei sensori, all’interno di moneo è possibile calcolare molte altre informazioni. Il “Data Flow Modeler” permette la creazione di valori calcolati definiti dall'utente, ad esempio combinando le fonti di dati dei sensori in un modello di flusso dati.
Calcolo del consumo totale di aria compressa:
- Totalizzatore del misuratore di aria compressa SD6500 a monte della macchina utensile (m³)
- Totalizzatore del contatore d'aria compressa SD6500 a monte della pistola ad aria compressa (m³)
- Blocco funzione "Addizione" Calcolo del consumo totale di aria compressa
- Risultato del consumo totale (m³)
Calcolo dei costi dell'aria compressa della macchina utensile:
- Totalizzatore del misuratore di aria compressa SD6500 a monte della macchina utensile (m³)
- Prezzo dell'energia per 1m³ di aria compressa - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (€/centesimo)
- Costante "100" per la conversione da centesimo in euro
- Blocco funzione "Divisione" Conversione da centesimi in euro
- Blocco funzione “Moltiplicazione” Calcolo dei costi per l’energia
- Blocco funzione "Arrotondamento" Arrotondamento dei costi per l’energia con due cifre decimali
- Risultato costi dell'aria compressa della macchina utensile (€)
Determinazione dello stato di funzionamento della macchina utensile "ON":
- Valore della portata del misuratore d'aria compressa SD6500 (m³/h)
- Costante "20" per determinare lo stato di funzionamento ON - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (m³/h)
- Blocco funzione "Confronto” – L'uscita è vera se A è maggiore di B
- Blocco funzione "Da booleano a doppio" Conversione del valore booleano in un valore numerico: Vero = 1 / Falso = 0
- Risultato Stato di funzionamento della macchina utensile = On (Vero = 1 / Falso = 0)
Determinazione dello stato di funzionamento della macchina utensile "OFF":
- Valore della portata del misuratore d'aria compressa SD6500 (m³/h)
- Costante "1" per la determinazione dello stato di funzionamento OFF - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (m³/h)
- Blocco funzione "Confronto" - L'uscita è vera se A è minore di B
- Blocco funzione "Da booleano a doppio" Conversione del valore booleano in un valore numerico: Vero = 1 / Falso = 0
- Risultato Stato di funzionamento della macchina utensile = Off (Vero = 1 / Falso = 0)
Determinazione dello stato di funzionamento della macchina utensile "Standby":
- Valore della portata del misuratore d'aria compressa SD6500 (m³/h)
- Costante "1" per la determinazione dello stato di funzionamento OFF - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (m³/h)
- Costante "20" per determinare lo stato di funzionamento ON - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (m³/h)
- Blocco funzione "Confronto” – L'uscita è vera se A è maggiore di B
- Blocco funzione "Confronto" - L'uscita è vera se A è minore di B
- Blocco funzione "And” – L'uscita è vera se A e B sono Veri
- Blocco funzione "Da booleano a doppio" Conversione del valore booleano in un valore numerico: Vero = 1 / Falso = 0
- Risultato Stato di funzionamento della macchina utensile = Off (Vero = 1 / Falso = 0)
Calcolo del tempo di produzione della macchina utensile:
- Stato di funzionamento calcolato macchina ON (Vero = 1 / Falso = 0)
- Blocco funzione "Da doppio a booleano" Conversione di un valore numerico in un valore booleano 1 = Vero / 0 = Falso
- Blocco funzione "Contatore di tempo" – Conta non appena all'ingresso trigger è presente 1= Vero
- Blocco funzione "Arrotondamento” – Arrotondamento del valore di conteggio a due cifre decimali
- Risultato Tempo della macchina utensile in stato di funzionamento On (h)
Calcolo dei costi dell'energia in standby:
- Valore calcolato Tempo di standby della macchina utensile (h)
- Costante "19" Valore medio di consumo della macchina in modalità standby – Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (m³/h)
- Prezzo dell'energia per 1m³ di aria compressa - Da determinare individualmente a seconda dell'applicazione (€/centesimo)
- Costante "100" per la conversione da centesimo in euro
- Blocco funzione "Divisione" Conversione da centesimi in euro
- Blocco funzione "Moltiplicazione" Calcolo dei costi medi per l’energia in modalità standby
- Blocco funzione “Moltiplicazione” Calcolo dei costi per l’energia
- Blocco funzione "Arrotondamento" Arrotondamento dei costi per l’energia con due cifre decimali
- Risultato Costi dell'aria compressa della macchina utensile in modalità standby (€)
