Monitoraggio di un gruppo idraulico di un banco di prova idraulico
Use Case
Il gruppo idraulico è il componente centrale di un banco di prova idraulico. I sensori di pressione vengono valutati su un banco di prova idraulico a pressione pulsata mediante un test di "vita utile accelerata".
Un guasto all'impianto da un lato aumenterebbe i tempi di sviluppo, in quanto i test non potrebbero essere eseguiti come previsto. Dall’altro, la consegna di alcuni tipi di sensori di pressione sarebbe temporaneamente limitata, in quanto non sarebbe possibile eseguire i test necessari per garantire la qualità della serie. Questo avrebbe a sua volta un impatto diretto sul fatturato del gruppo di prodotti e metterebbe a rischio la capacità di consegna.
Situazione iniziale
Il gruppo idraulico esistente è già dotato di sensori (temperatura, pressione, livello). Queste informazioni vengono utilizzate per controllare l’impianto e, se necessario, per arrestare la macchina in caso di superamento dei valori di soglia. Inoltre, il gruppo è dotato di due serbatoi che possono essere utilizzati per raffreddare l'olio idraulico.
Un’altra peculiarità del gruppo sono le due pompe, installate come ridondanza e identiche nella struttura. Negli impianti esistenti con due pompe ridondanti, è fondamentale garantire un utilizzo paritario delle pompe per aumentare le ore di funzionamento totali ed evitare danni a una delle pompe (come il grippaggio dei cuscinetti) dovuti a un eccessivo tempo di inattività.
Obiettivo del progetto
Condition Monitoring completo del gruppo idraulico
I fattori da monitorare sono l'usura del sistema idraulico e il tempo di funzionamento delle pompe per ottimizzarle. I superamenti dei valori di soglia devono poter essere rilevati tempestivamente da un sistema automatico di gestione degli allarmi.
Realizzazione
I segnali dei sensori esistenti nell’impianto vengono acquisiti tramite il percorso a Y/retrofit. Sono state installate due varianti:
Serbatoio
- Misurazione in parallelo del segnale 0 – 10 V dei due sensori di temperatura tramite il convertitore DP1222
- Misurazione del segnale IO-Link dei due sensori di livello tramite uno splitter di dati IO-Link E43406
Gli altri sensori sono stati installati e messi in funzione secondo le rispettive istruzioni per l'uso.
Pompa
- Sensore induttivo IO-Link con controllore di velocità
- Sensori di vibrazione IO-Link
Ritorno
- Sonda flessibile di temperatura con sensore piatto
- Convertitore del segnale di temperatura IO-Link (amplificatore di controllo per sensori di temperatura PT100/PT1000)
moneo RTM è stato installato centralmente su un server. Utilizzando il master IO-Link, i valori dei sensori vengono inviati a moneo RTM per la visualizzazione e l’analisi.
Risultato
Condition Monitoring completo di un gruppo idraulico con moneo RTM
Grazie al retrofit (acquisizione dei valori dei sensori dal sistema di controllo) e alla registrazione aggiuntiva dei valori caratteristici del gruppo idraulico, è stato possibile soddisfare tutti i requisiti di un Condition Monitoring completo.
- Registrazione permanente della pressione di sistema
- Monitoraggio permanente dei livelli nei serbatoi
- Monitoraggio permanente delle temperature nei serbatoi
- Monitoraggio delle vibrazioni delle pompe
- Calcolo delle ore di esercizio delle pompe
- Monitoraggio della temperatura di ritorno
- Calcolo della differenza di temperatura tra ritorno e serbatoi
- Rilevamento dell'usura nel sistema idraulico
- Utilizzo ottimale della pompa
Struttura del sistema
- Sensore di temperatura + convertitore del segnale di temperatura sul ritorno
- Sensore di vibrazione pompa 2
- Sensore induttivo + controllore di velocità pompa 2
- Sensore di vibrazione pompa 1
- Sensore induttivo + controllore di velocità pompa 1
- Temperatura serbatoio 2 + convertitore 0...10 V
- Livello serbatoio 2 + splitter IO-Link
- Temperatura serbatoio 1 + convertitore 0...10 V
- Livello serbatoio 1 + splitter IO-Link
- Master IO-Link
Dashboard
La dashboard fornisce all’utente una panoramica dei valori dei sensori attuali nell’impianto. La seguente dashboard fornisce una panoramica dei parametri rilevanti per il processo.
- Temperatura in ritorno
- Temperatura serbatoio 1
- Temperatura differenziale (ritorno – serbatoio 1)
- Livello serbatoio 1
- Pressione di sistema
- Livello serbatoio 2
- Temperatura serbatoio 2
- Velocità pompa 1
- Velocità pompa 2
In dashboard separate, l’utente riceve informazioni più dettagliate, quali ad esempio i valori caratteristici attuali della pompa:
- Valori di vibrazione pompa 1 (v-RMS, a-Peak, a-Rms)
- Valori di vibrazione pompa 2 (v-RMS, a-Peak, a-Rms)
- Velocità pompa 1
- Ore di esercizio pompa 1
- Temperatura pompa 1
- Velocità pompa 2
- Ore di esercizio pompa 1
- Temperatura pompa 2
Analisi
L'analisi consente di accedere ai dati storici memorizzati dei sensori. Ciò consente di avere una visione del passato e facilita ad esempio la risoluzione dei problemi. Possono essere visualizzati e analizzati nel corso del tempo i più svariati valori dei sensori.
L'analisi seguente mostra chiaramente che il valore di vibrazione (v-Rms) e la temperatura dell'olio idraulico sono correlati. Ciò consente, ad esempio, di utilizzare il valore delle vibrazioni come indicatore che anticiperà un superamento della soglia di temperatura dell’olio idraulico.
- Blu: Temperatura in ritorno
- Bianco: temperatura del serbatoio
- Verde: valore di vibrazione v-Rms
Soglie statiche
Le soglie statiche sono impostate su vari valori di processo del gruppo idraulico. In caso superamento per difetto o per eccesso, in moneo viene generato un ticket. Il ticket può essere ulteriormente elaborato in seguito tramite le regole di elaborazione ticket.
- Soglia per il limite di allarme
- Ritardo di risposta per soglia di allarme
Per il gruppo idraulico, i seguenti valori di processo vengono utilizzati per il monitoraggio tramite soglie:
- livello dei serbatoi 1 e 2
- temperatura serbatoio 1
- temperatura in ritorno
- temperatura pompe 1 e 2
- valori di vibrazione pompe 1 e 2
Regole per l'elaborazione di ticket
Questa funzione può essere usata per definire facilmente cosa dovrebbe accadere dopo che un avviso o un allarme è stato attivato, ad esempio:
- Notifica via e-mail
- Integrazione SAP
Calculated Values: valori calcolati
Con i valori calcolati e i modelli, è possibile generare ulteriori informazioni dai valori misurati.
La registrazione delle ore di esercizio è stata creata con l'aiuto del modello di contatore delle ore di esercizio. Finché la velocità della pompa è superiore a 50 giri/min, il contatore di tempo rimane attivo.
- Nome del valore calcolato
- Trigger per il contatore ore di esercizio
- Soglia per il trigger
- Valore temporale attuale
Il valore analogico 0...10 V del sensore di temperatura deve essere scalato in funzione del valore di temperatura corrispondente (0 V = 0°C e 10 V = 100°C).
- Temperatura come valore analogico di tensione del sensore (0...10 V)
- Punto finale analogico (100 °C = 10 V)
- Punto iniziale analogico (0 °C = 0 V)
- Margine di tensione valore analogico (10 V)
- Calcolo delta dal punto iniziale a quello finale (AEP – ASP = ∆A)
- Calcolo fattore per corrente a Pascal (∆A / 10 V = fattore)
- Moltiplicazione valore di corrente (0...10 V) con fattore
- Aggiunta del punto di partenza analogico come offset
- Risultato differenza di pressione in Pascal
Tramite l'interfaccia IO-Link il sensore di livello trasmette solo il valore letto senza offset. Esso va aggiunto al valore letto.
- Livello del serbatoio come valore grezzo
- Offset rispetto al livello
- Livello con offset
