Heinz-Nixdorf-Berufskolleg - Retrofit mint tanulmányi projekt
Hogyan dolgozik egy szakközépiskola az ifm-mel azon, hogy a régi gépeket alkalmassá tegye a digitális jövőre
Az esseni Heinz-Nixdorf-Berufskolleg az elektrotechnika és az informatika egyik vezető képzési központjaként a gyakorlati tudásátadásra összpontosít. Az ipari vállalatokkal szoros együttműködésben olyan tanulási projekteket hajtanak végre, amelyek az aktuális technológiai fejlesztéseket tükrözik. A cél az, hogy a leendő technikusok és mérnökök ne csak elméleti ismereteket, hanem a modern automatizálási és digitalizálási megoldásokkal kapcsolatos gyakorlati készségeket is elsajátítsák. Egy elöregedő szerszámgép digitalizálása és korszerűsítése különleges kihívást jelentett - ezt a projektet az ifm automatizálási specialistával közösen valósították meg.
A projekt középpontjában az a terv állt, hogy egy régebbi szerszámgépet célzott utólagos átalakítással a legkorszerűbb állapotba hozzanak. A feladatot világosan meghatározták: Állapotfigyelő rendszer felállítása a megelőző karbantartáshoz anélkül, hogy mélyreható beavatkozásra lenne szükség a gép anyagában. "A cél egy minimálisan invazív utólagos felszerelés volt - az érzékelőket úgy akartuk beépíteni, hogy azok alig legyenek észrevehetők, és a rendszerek széles körével való kompatibilitás megmaradjon" - magyarázza Patrick Bonneval, a Heinz Nixdorf Szakképző Iskola államilag képzett technikusa. A kihívás nem csak a műszaki megvalósítás volt, hanem egy olyan platform létrehozása is, amely az ipar 4.0-képes fejlesztések koncepciójának bizonyítékaként és képzési célokra is használható. Különösen az új érzékelőtechnológia meglévő szerkezetekhez való csatlakoztatása és a gépi adatok digitalizálása igényelt innovatív megoldásokat.
Intelligens szenzortechnológia, IO-Link és edge csatlakoztathatóság az ifm-től
A műszaki megoldás nagyszámú ifm-alkatrész felhasználásával valósult meg. A hangsúly az IO-Link-képes érzékelők, mint például az optikai távolságérzékelő OGD és a szint- és hőmérsékletérzékelő LT használatán volt, amelyek egy IO-Link masterrel és egy edge gateway-jel (AE2100) együtt az adatgyűjtés és -feldolgozás alapját képezték.
1. kép: Az OGD távolságérzékelő a terjedési idő mérésével milliméteres pontossággal határozza meg a kocsi helyzetét, és a távolság értékét IO-Link-en keresztül adja ki.
2. kép: Az induktív érzékelő a tengelyen lévő hornyok segítségével érzékeli a sebességet.
A rendszert kiegészítették egy VSA005 rezgésérzékelővel és egy hozzáillő VSE150kiértékelő egységgel, amelyet kifejezetten a gördülőcsapágyak rezgésdiagnosztikájára paramétereztek. "Az IO-Link érzékelőrendszerrel nem csak a csúszda pozícióját, hanem a hűtő kenőanyag releváns jellemzőit is rögzítjük. A központi elem azonban a nagy felbontású rezgésdiagnosztika, amellyel részletesen nyomon tudjuk követni a csapágyak állapotát" - folytatja Patrick Bonneval.
Az érzékelők integrálása a meglévő gépbe különösen hatékony volt az IO-Link rendszernek köszönhetően. "Az IO-Link rengeteg munkát vett le a vállunkról, mivel nagyon könnyen bevezethető, és a rendszer könnyen bővíthető" - erősíti meg Pascal Heider, a Heinz-Nixdorf-Berufskolleg államilag képzett technikusa.
Az IO-Link master összegyűjti az adatokat a csatlakoztatott érzékelőkről, és kötegelt formában továbbítja azokat az edge gateway-nek. Ez biztosítja az operatív technológia (OT) és az informatika (IT) biztonságos szétválasztását is.
"Az edgeGateway az érzékelőtechnológiánk központi adatpontja" - magyarázza Pascal Heider. "Itt jönnek össze az adatok, amelyeket előfeldolgozunk, és továbbítunk a szervermegoldásunkhoz, egy Raspberry Pihez." Az edgeGateway például az érzékelő szintértékeit centiméterről literre konvertálja. A Raspberry Pi-n ezután különböző példányok futnak az adatok rögzítésére, további feldolgozására és végül megjelenítésére.
Átláthatóság, karbantartás-optimalizálás és jövőbeli életképesség
Az ifm-technológiával történő modernizálás számos kulcsfontosságú előnyt eredményezett. A gép most már képes valós idejű adatokat szolgáltatni, amelyek felhasználhatók az állapotfigyeléshez és a megelőző karbantartáshoz. "A rezgési adatok folyamatos nyomon követésével nemcsak az egyes csapágykomponensek állapotát tudjuk pontosan meghatározni, hanem kifejezetten elkerülhetjük a nem tervezett leállásokat is" - magyarázza Patrick Bonneval. A csapágyhibák korai felismerésének képessége növeli a rendszer rendelkezésre állását, és jelentősen csökkenti a termelés leállásának kockázatát.
1. kép: A gép "füle": A VSA005 rezgésérzékelő rögzíti a géphajtás összes gördülőcsapágyának rezgésspektrumát.
2. kép: Tápegység, rezgésdiagnosztikai kiértékelő egység és IO-Link master a rendszer vezérlőszekrényében.
3. kép: Az érzékelőadatok az edgeGatewayben (jobbra) futnak össze, ahol előfeldolgozásra kerülnek, majd továbbítják őket a kiszolgálóhoz.
A diákok értékes gyakorlati tapasztalatot szereznek
A diákok számára a projekt egyedülálló lehetőséget kínált arra, hogy megismerkedjenek az ipar 4.0 úttörő technológiáival, és értékes gyakorlati tapasztalatokat szerezzenek. "Az utólagos átalakítással be akartuk bizonyítani, hogy még a régebbi gépeket is lehet új színvonalra emelni" - foglalja össze Philip Bourgon, a Heinz Nixdorf Szakképző Iskola államilag elismert technikusa. Az összegyűjtött adatok most alapul szolgálnak a kezdő automatizálási technikusok számára, hogy spektrális elemzéseket végezzenek, és megismerjék az állapotfigyelést ipari környezetben.
Az együttműködés az iskola szempontjából is sikeresnek bizonyult: "Ennek a projektnek a megközelítése az új automatizálási és digitális gyártástechnológiai szakközépiskolánkból származik" - magyarázza Dr. Markus Steffens, a Heinz-Nixdorf-Berufskolleg szakközépiskolájának vezetője. "Olyan tanulási hordozót akartunk kifejleszteni, amelyen a diákok a legmodernebb szenzortechnológiát, adatátvitelt és kiértékelést használhatják egy utólagos átalakítás keretében. Az ifm-mel való együttműködésnek köszönhetően ez nagy sikert aratott."
Végül, de nem utolsósorban Tobias Kunze, az ifm regionális értékesítési igazgatója hangsúlyozza a szoros együttműködést: "Oktatási partnereinket nemcsak hardverrel, hanem technikai támogatással is támogatjuk. Ez lehetővé teszi a fiatal tehetségek számára, hogy közvetlenül az úttörő technológiákból tanuljanak és gyakorlati tapasztalatot szerezzenek." Az ifm megoldásainak egyszerű integrálása és a rezgésdiagnosztika paraméterezésében nyújtott támogatás jelentősen hozzájárult a projekt sikeréhez.
Összegzés
A Heinz-Nixdorf-Berufskolleg retrofit projektje jól mutatja, hogyan lehet a meglévő gépeket fenntartható módon az Ipar 4.0 szintjére emelni az ifm intelligens szenzortechnológiájával és modern adatkapcsolataival. Az együttműködés nemcsak az iparág digitális átalakulását segíti elő, hanem olyan gyakorlati képzési koncepciókat is biztosít, amelyek a jövő generációját alkalmassá teszik a jövő követelményeire.
A működési és rezgési adatok egyértelműen megjeleníthetők. A határértékek túllépése esetén riasztási üzenet jelenik meg.
A csapat: Tobias Kunze (ifm) és a szakközépiskolából Dr. Markus Steffens, Pascal Heider, Patrick Bonneval, Philip Bourgon.
