moneo: IIoT platform
Felhasználási esetek

Ventillátor állapotfelügyelete áramfelvétel alapján

Egy gyártócsarnok központi elszívóberendezése több ventilátorral rendelkezik. A ventilátor teljesítménye döntő a teljes gyártócsarnok elszívásának minősége szempontjából.

A különböző gyártási folyamatokhoz levegő elszívó rendszerre van szükség; ez a forrasztási gőzök elszívására, a lézeres gravírozó gőzének elszívására, valamint a gép rendelkezésre állásának és ezáltal a teljes gyártási folyamatnak a biztosítására szolgál. A szükségletalapú karbantartás megszervezése ezért alapvető fontosságú.

Ennek megvalósítása érdekében a már beépített rezgésfelügyelet mellett mindhárom fázis aktuális értékei is rögzítésre kerülnek az egyik ventilátornál. A fáziskülönbség mérése további információkat szolgáltat a ventilátor motorjának állapotáról.

A kiindulási helyzet

Egy kompresszor leállása ennél a berendezésnél messzemenő következményekkel jár:

Gépleállások, mivel a hulladékhő nem vezetődik el kellőképpen
A termeléskiesés költségei
Adott esetben magas javítási költségek
A gyártó személyzet egészségének veszélyeztetése, mivel a forrasztási gőzök nem kerülnek elszívásra
Minőségi problémák a lézeres gravírozásnál, mivel a finom por nem kerül megfelelően elszívásra

Legrosszabb esetben ez az egész termelési terület teljes kieséséhez vezet.

A ventilátor rezgésfelügyelete és a moneohoz való adatkapcsolat máris információt szolgáltat a potenciális károsodások felismeréséhez.

Az átfogó értékelési képhez hiányoznak a ventilátor és az előtte lévő frekvenciaváltó elektromos állapotára vonatkozó további adatok.

A projekt célja

A ventilátor kiterjesztett állapotfelügyelete a fáziskülönbség mérésével

A cél a ventilátor működőképességének átfogó felügyelete:

a motor tekercselésének felügyelete
a forgó alkatrészek szabadon járása
a frekvenciaváltó elektronikája

A megvalósítás

A moneo|RTM központilag kerül telepítésre egy szerverre. Az IO-Link masterek egy belső VLAN-on keresztül kapcsolódnak a szerverhez.

Az ifm az automatizálási komponensek széles palettáját kínálja. Ehhez az alkalmazáshoz három ZJF055 áramváltót és az AL2605 IO-Link bemeneti/kimeneti modult választottuk.

Az áramváltók a frekvenciaváltó és a ventilátor csatlakozókapcsai közötti három váltóáramú fázis U/V/W összes tápvezetékét lezárják. A transzformátorok mérési értékei 4...20 mA analóg jelként állnak rendelkezésre a jelkimeneteken. Ezek az értékek az AL2605-ön keresztül 4...20 mA-ről IO-Linkre kerülnek átalakításra.

Az adatokat a moneo|RTM az AL1352 sorozatú IO-Link masteren keresztül kapja meg.

A három U/V/W tápvezeték áramfelvételének értékeit három áramváltó segítségével kell mérni.

Az értelmezhető folyamatértékek eléréséhez az áramváltó mérési értékét át kell alakítani a transzformátor tényleges áramértékére (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Ez a moneo|RTM-ben a „Számított értékek” (Calculated values) funkcióval történik.

A következő elektromos és mechanikai sérülési képek rögzítése lehetséges:

Rövidzárlatok a motor tekercselésén
Forgó alkatrészek nehezen járása
Zavar a frekvenciaváltóban

Az aktuális értékekből:

kiszámításra kerül a három fázis különbsége
meghatározásra kerül mindhárom fázis átlagos árama
összehasonlításra kerülnek egymással az értékek

A siker

Folyamatoptimalizálás az időalapú karbantartástól az állapotorientált karbantartásig

Az átfogó adatrögzítésnek köszönhetően a kezdődő hibák már korán felismerhetők. A karbantartási munkák így szükség szerint ütemezhetők és végezhetők el. Ez döntő mértékben növeli az egész berendezés folyamatbiztonságát.

Az áramértékekből következtetéseket lehet levonni a motor tekercselésének esetleges rövidzárlataira, a forgó alkatrészek nehezen járására és a frekvenciaváltó zavaraira vonatkozóan.

A rendszer felépítése

Áramváltó
IO-Link bemeneti/kimeneti modul (pl. AL2605)
IO-Link master (AL1352)

Dashboard

Kapjon áttekintést a moneo Dashboard-on keresztül

A vezérlőpult áttekintést nyújt a felhasználónak az ezen berendezésre vonatkozó releváns folyamatértékekről.

Aktuálisan mért áramérték mA-ben U | V | W
Fáziskülönbség U-V | V-W | W-U
Áram-aszimmetria U-V | V-W | W-U
Mindhárom fázis átlagos árama

Elemzés

Az elemzési funkció lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy hozzáférjen az előzményadatokhoz és összehasonlítsa a különböző folyamatértékeket. A diagram az U, V és W áramértékeit mutatja mA-ben.

Könnyen látható, hogy az indítási fázisban ① túllengésre kerül sor, míg normál üzemben ② az áram értéke rendeződik. A kikapcsolás pillanatában ③ a motorban lévő induktivitások miatt van egy kis csúcsérték.

Indítási fázis
Normál üzem
Lekapcsolás pillanata

Beállítások és szabályok: Határértékek kezelése

Statikus határértékek

Az úgynevezett áram-aszimmetria háromfázisú gépek esetében nem haladhatja meg a 10%-ot. Minden egyes különbségértékhez riasztás kerül kiadásra a ≥10%-os értéknél.

Riasztás az U-V értéktől való 10%-os eltérés túllépésekor
Riasztás a V-W értéktől való 10%-os eltérés túllépésekor
Riasztás a W-U értéktől való 10%-os eltérés túllépésekor

A figyelmeztetési határértékre vonatkozó felügyelet nem kerül alkalmazásra, mivel a ventilátor motorjának indításakor vagy hirtelen terhelésváltozások esetén a legfeljebb 10%-os tűréshatár használható.

A riasztási határérték küszöbértéke
A riasztási határérték késleltetési ideje

Jegyfeldolgozási szabályok

Ezzel a funkcióval könnyen meghatározható, hogy mi történjen egy figyelmeztetés vagy riasztás kiváltása után, pl.:

E-mail-es értesítés
SAP-integráció

Az olyan alkalmazások, esetében, ahol karbantartási intézkedésekre van szükség, célszerű a szervizbeavatkozást előre megtervezni.

Calculated Values - számított értékek

A folyamatadatok a számított értékeken keresztül tovább feldolgozhatók. Ebben a felhasználási esetben különböző további feldolgozási műveletek kerülnek végrehajtásra:

Analóg 4...20 mA átszámítása az áramváltó áramértékére a motor áramfelvételének kiszámításához
A fáziskülönbség kiszámítása
A három fázis átlagos áramának kiszámítása
Áram-aszimmetria kiszámítása

Ebben a felhasználási esetben a hajtómotor mindhárom fázisa felügyelet alatt áll, ami azt jelenti, hogy a számítást többször kell elvégezni.

Analóg 4...20 mA átszámítása az áramváltó áramértékére a motor áramfelvételének kiszámításához

Az alkalmazott áramváltó 4...20 mA analóg jelet szolgáltat, ezt először mA-ben kifejezett folyamatértékké kell alakítani. Ezt mind a 3 fázisra vonatkozóan el kell végezni.

Motor Current = (AIN-4 000) * ((AEP-ASP)/(16 000)) + ASP

Az áramváltó analóg áramértéke (4...20 mA)
Állandó: Analóg kezdőpont (0 mA = 4 mA)
Állandó: Analóg végpont (10 000 mA = 20 mA)
Áramtartomány: Analóg érték (20 000 – 4 000 = 16 000)
Offset analóg érték (4...20 mA és 0 ... 16 mA között)
Számítás: Delta kezdőpont a végponthoz (AEP - ASP = ∆A)
Számítás: Áram-áram tényező mA-ben (∆A / 16 mA = tényező)
Az áramérték (0...16 mA) szorzata a tényezővel
Eredmény áramérték mA-ben

A fáziskülönbség kiszámítása

Az áram-aszimmetria kiszámításához először ki kell számítani az egyes fázisok (U-V, V-W és W-U) közötti áramkülönbséget.

∆Motor Current = Motor Current U - Motor Current V

Egy áramváltó 1. áramértéke mA-ben, pl. U
Egy áramváltó 2. áramértéke mA-ben, pl. V
Az U és V fázis közötti abszolút különbség kiszámítása
Áramkülönbség mA-ben

A három fázis átlagos áramának kiszámítása

Ahhoz, hogy az áram-aszimmetria %-ban lehessen megadni, először létre kell hozni egy 100%-os alapot, amelyhez a 3 fázis átlagértékét kell meghatározni.

Average Current = (Motor Current U + Motor Current V + Motor Current W)/3

U áramérték mA-ben
V áramérték mA-ben
W áramérték mA-ben
Az U és V áramértékeinek összeadása
A W áramértékének összeadása
Fázisok állandó száma = 3
Az összáram elosztása a fázisok számával
Eredmény áram átlagérték mA-ben

Áram-aszimmetria kiszámítása

A százalékban kifejezett áram-aszimmetria az áramkülönbségekből (U-V, V-W és W-U) és mindhárom fázis átlagos áramából kerül kiszámításra. Ez az érték szükséges a határértékek létrehozásához ebben a felhasználási esetben.

Current Asymmetry = (∆Motor Current)/(Avarage Current) * 100%