moneo: IIoT-alusta
Käyttöesimerkkejä

Kompressorin käyttöstatuksen tunnistus virrankulutuksen perusteella

Kompressorin käyttötuntien tunnistus toimintatilan perusteella.

Kompressorin oikea toiminta on elintärkeää tuotantoprosesseille. Kompressorin käytettävyydellä on valtava merkitys moniin tuotannon kannalta oleellisiin järjestelmiin ja prosesseihin.

Tähän saadaan tärkeitä tunnuslukuja mittaamalla kompressorin käyttötunteja virrankulutuksen avulla.

Normaalisti kunnossapito suoritetaan säännöllisin väliajoin. Tällöin kehittyvät vauriot havaitaan liian myöhään, mistä seuraa seisakkeja ja korkeita korjauskustannuksia.

Lähtötilanne

Ei tarpeeseen perustuvaa kompressorien kunnossapitoa

Tähän asti käyttötunteja on seurattu ainoastaan kompressorikäytön pyörimisnopeuden avulla.

Kompressorit voivat toimia erilaisissa toimintatiloissa. Kuormituseroista johtuen kompressorin yksittäiset komponentit altistuvat ajan mittaan hyvin erilaisille rasitustasoille. NO-LOAD -moodissa kompressori on levossa eikä siten altistu kulumiselle.

Kompressorin käyttötunnit tunnistetaan siten vain käyttömoottorin nopeuden perusteella. Metodi ei pysty erottamaan toisistaan tiloja NO-LOAD ja LOAD.
Siksi ei ole mahdollista mitata käyttötunteja per toimintatila (NO-LOAD / LOAD).

Kunnossapidon aikataulutuksessa käytettiin säännöllisiä aikavälejä riippumatta siitä, paljonko järjestelmää on todellisuudessa käytetty tuon kyseisen jakson aikana.

Projektin tavoite

Kompressorin virrankulutuksen tunnistaminen ja sen käyttö perustana tarpeeseen perustuvalle kunnossapidolle

Tavoitteena on järjestää tarpeeseen perustuva kunnossapito mitatun datan avulla.

Virrankulutusarvo on tarkoitus mitata virtamuunninta käyttämällä. Lisäksi kompressorin eri toimintatilat tulee määritellä ja visualisoida ja niitä vastaavat ajat laskea. Käyttökelpoinen elinikä ja kuluminen tunnistetaan.

Toteutus

moneo RTM asennetaan keskitetysti palvelimelle. IO-Link -masterit liitetään palvelimeen sisäisen VLAN-verkon kautta.

ifm:n tuoteohjelmaan kuuluu laaja valikoima automaatiokomponentteja. Sovellukseen valittiin virtamuunnin ZJF055 ja analogiasignaalien näytöllä varustettu vahvistinyksikkö DP2200.

Virtamuunninta käytetään kompressorin kolmivaiheisen syöttölinjan yhdessä vaiheessa. Muuntimen mittausarvo saadaan signaalilähdöstä 4...20 mA analogiasignaalina. Arvo muunnetaan vahvistinyksikössä (DP2200) 4...20 mA analogiasignaalista IO-Link -signaaliksi. Täytyy ottaa huomioon, että DP2200:n sisäinen kuorma aktivoidaan.

Y-haara

Data tuodaan moneo|RTM -sovellukseen AL1352-sarjan IO-Link -masterin kautta.

Käyttökelpoisten prosessiarvojen saamiseksi virtamuuntimien mittausarvot täytyy muuttaa muuntimien todellisiksi virta-arvoiksi (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Tämä tehdään moneo RTM -sovelluksessa toiminnolla "Calculated values (Lasketut arvot)".

Analyysissä laskettua virta-arvoa käytetään sitten kompressorin toimintatilan tunnistamiseen.

Toimintatila	Virrankulutus A
Off (Pois päältä)	<1
No-load (Ei kuormaa)	1 – 40
Load (Kuorma)	>40

Tulos

Tarpeeseen perustuvan kunnossapidon järjestäminen

Tunnistamalla kulutettu virta on mahdollistaa määritellä kompressorin toimintatila. Tämä mahdollistaa kyseessä olevaa toimintatilaa vastaavien käyttötuntien laskemisen. Tämän datan perusteella voidaan kompressorin kunnossapito suunnitella tarpeiden mukaan.

Laitoksen kapasiteetin käyttöasteen arviointi

Lisäksi voidaan laskea myös laitoksen kapasiteetin käyttöastetta koskevaa informaatiota.
Jos tuotantolaitteistoa ollaan laajentamassa, tätä arvoa voidaan käyttää esimerkiksi sen määrittelemiseen, onko nykyisen kompressorin tai kompressorien kapasiteetti riittävä.
On myös mahdollista arvioida käytettävissä olevaa paineilmakapasiteettia ja mahdollisia kustannussäästöjä erilaisia aggregaattiyksiköitä käytettäessä.

Järjestelmärakenne

Virtamuunnin
Signaalimuunnin 4...20 mA analogiasignaali -> IO-Link (DP2200)
IO-Link -master

Kojelauta

Katso yhteenveto moneo-kojelaudalta.

Kojelauta antaa käyttäjälle yleiskuvan kaikista laitoksen relevanteista prosessiarvoista.

Käyttötuntilaskuri pois päältä (OFF)
Käyttötuntilaskuri NO LOAD (ei kuormaa)
Käyttötuntilaskuri LOAD (kuorma)
Suhde NO-LOAD / kokonaiskäyttöaika
Suhde LOAD / kokonaiskäyttöaika

Analyysi

Analyysitoiminnon avulla päästään käsiksi historiadataan ja sillä voidaan vertailla erilaisia prosessiarvoja. Tyypillinen ominaiskäyrä näytetään kaaviossa:

OFF (a) - LOAD (b) - NO-LOAD (c)

Kaaviosta voidaan havaita, että nopeus (violetti) on sama LOAD- ja NO-LOAD-tiloissa. Virrankulutus (sininen) ja työenergia eroavat kuitenkin merkittävästi näissä kahdessa toimintatilassa.

Nopeus saavuttaa maksimiarvon, virrankulutus OFF- NO-LOAD-tiloissa
Virrankulutus LOAD-tilassa

Asetukset + säännöt: Hallinnoi kynnysarvoja

Staattiset kynnysarvot

Yksittäisten toimintatilojen käyttötunteja voidaan hallita tilastollisesti. Esimerkki: Huoltopyyntö (tiketti) voidaan luoda, kun tietty tuntimäärä LOAD-tilassa tai tietty kokonaiskäyttötuntimäärä on saavutettu. Tähän tarkoitukseen on käytettävissä varoitus- ja hälytystikettejä, joita voidaan käyttää aikataulujen suunnittelussa.

Varoitus, kun 950 käyttötuntia saavutetaan LOAD-tilassa
Hälytys, kun 1000 käyttötuntia saavutetaan LOAD-tilassa

Tiketin käsittelysäännöt

Tätä toimintoa voidaan käyttää määrittelemään helposti, mitä varoituksen tai hälytyksen jälkeen tulisi tapahtua, esim. :

Sähköposti-ilmoitus
SAP-integrointi

Calculated values (Lasketut arvot)

"Calculated values” -toimintoa käytetään prosessidatan jatkokäsittelyyn.

Muunnos analogia-arvosta virta-arvoksi

Tässä tapauksessa anturilta saatu analoginen virtasignaali muunnetaan johteen läpi kulkevaksi virta-arvoksi [A].

Moottorin virta = (AIN-4) * ((AEP-ASP)/(16)

Virtamuuntimen analoginen virta-arvo (4...20 mA)
Analogia-alueen alkupiste 0...4 mA.
Analogia-alueen loppupiste 50...20 mA.
Analogia-alue, virta-arvo (20 mA - 4 mA = 16 mA)
Offset, analogia-arvo (4...20 mA -> 0...16 mA)
Alku- ja loppupisteiden erotus (AEP – ASP = ∆A)
Kertoimen virta -> pascal (∆A / 16 mA = kerroin) laskeminen
Kertolasku virta arvo (0...16 mA) x kerroin
Tuloksen pyöristys 1 desimaalin tarkkuuteen
Tulos virta (A)

Käyttötuntien laskeminen

Analyysin avulla määriteltyjen toimintatilojen virrankulutusarvoja voidaan käyttää erilaisten käyttötuntilaskureiden luomiseen. Nämä laskurit laskevat ko. toimintatilassa vietetyn käyttöajan.