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  1. moneo: IIoT 플랫폼
  2. Use cases

moneo RTM을 사용한 냉각 회로의 정수 필터 모니터링

moneo RTM을 사용한 열교환기를 보유한 시스템의 상태 기반 필터 유지보수

ifm prover gmbh의 냉각 회로에 있는 미세 필터는 열교환기를 보유한 시스템의 원활한 작동을 보장합니다. 필터는 냉각수에서 불순물을 걸러내어 연결된 기계의 열교환기를 보호합니다. 이 중요한 필터 요소는 정기적으로 정비 및 교체되어야 합니다. 영구적인 모니터링은 이 프로세스를 최적화하고 시스템의 지속적인 작동을 보장합니다.

생산 프로세스에서 필터 모니터링을 위한 Use cases:

  • 제품 및 프로세스 품질 보증
  • 에너지 소비 최적화
  • 유지보수 체계화
  • 물의 순도를 보장하기 위하여 칩, 조류 등의 오염물을 걸러내야 합니다. 그렇지 않으면 열교환기가 막혀 고장날 수 있습니다.

초기 상황:

정수 필터는 상태에 관계없이 정해진 주기 (8주 간격)으로 교체되었습니다. 이 경우, 필터 상태를 육안으로 확인해야 헀습니다. 필터에 대한 영구적이고 중앙 집중적인 모니터링이 없었습니다. 이로 인해 조기 또는 늦은 교체로 인한 추가 비용, 결함 또는 막힘 필터로 인한 기계 고장, 유지보수 작업으로 인한 예기치 않은 생산 정지상태가 발생했습니다. 이러한 이벤트는 종종 적절하게 문서화되지 않아 데이터 부족으로 인해 오류 원인에 대한 추후 분석이 불가능했습니다.

프로젝트의 목적:

유지보수는 예방적, 사후적 전략에서 상태 기반 전략으로 전환되어야 합니다. 즉, 직원 배치를 최적화하고 필터 변경 프로세스를 개선하고 수행된 조치를 일관성있게 문서화해야 합니다. 유지보수 부서에서 정의된 이메일 수신자 그룹은 필터 교체 알림을 받게 되며, 필터는 해당 상태로 인해 필요할 때만 교체됩니다. 목표는 추가 최적화 가능성을 식별할 수 있도록 사용자가 데이터를 분석할 수 있는 것입니다.

구현:

기존 고성능 IT 구조의 중앙 서버에 moneo를 설치하고, 라이센스 키 (LAC)로 moneo RTM 모듈을 활성화 시킵니다. 미세 필터 모니터링을 위하여 두개의 압력 센서가 설치되어 있습니다. 하나는 필터 앞의 압력을 감지하고 다른 하나는 필터 뒤의 압력을 감지합니다. 이 두 값을 기반으로 필터 상태를 유추할 수 있는 압력 차이를 결정할 수 있습니다. 측정은 매우 정확해야 합니다. 압력 센서에는 IoT IO-Link 마스터로 데이터를 전송할 수 있는 IO-Link 인터페이스가 있습니다. 서버에 설치된 moneo RTM 모듈은 매초마다 마스터로 부터 압력 데이터를 가져옵니다.

moneo RTM은 데이터를 처리하여 다음 용도로 사용합니다:

  • 압력 차이 계산
  • 히스토리 데이터 저장
  • 데이터 가시화
  • 임계값 모니터링

필터를 모니터링하기 위하여 경고 및 알람 임계값이 정의됩니다. 이 데이터는 필터 제조업체의 데이터 시트에서 가져온 것입니다. 데이터시트는 정의된 유량에서 새 필터의 경우 압력차이가 얼마나 높은지를 표시합니다 (당사 어플리케이션의 경우, 약 1 m³/h = 약 0.05 bar). 압력 차이가 0.5 bar 이상일 때 필터를 교체해 주는 것이 좋습니다. 새 필터 상태의 압력 차이에 0.5 bar가 추가됩니다. 따라서 이 사례의 필터는 0.55 bar에서 교체되어야 합니다. 사용된 센서의 최대 측정 오차가 약 0.05 bar이므로 알람 임계값은 0.5 bar로 세팅됩니다. 이 경우, 경고 임계값이 좀 더 일찍 적용되어야 하므로 담당직원이 적시에 경고를 받을 수 있도록 0.45 bar로 세팅되었습니다

결과:

몇 주 이내에 이미 첫번째 결과를 볼 수 있었습니다. 시각적 모양과 시간 관점으로 판단할 경우, 필터 교체는 이미 필요했을 것입니다. 그러나 영구 필터 모니터링에서 받은 데이터와 측정 결과에 따르면 필터막힘은 약 20%에 불과했습니다. 따라서 시간-기반 필터교체를 생략하기로 결정했습니다. 필터의 수명이 크게 연장됩니다.

결론:

moneo RTM을 사용하는 경우, 모든 목표 달성이 가능합니다:

  • 대시보드에 가시화된 설치에 대한 개요 및 상세정보
  • 추가 최적화를 위한 데이터 기록
  • 데이터 기록 분석 가능
  • 필터 상태의 영구 모니터링
  • 임계값 위반 시 이메일 알림

시스템 구조

  1. IO-Link 마스터 (AL1350)
  2. 필터 정면에 압력 센서
  3. 필터 후면에 압력 센서

대시보드

관련된 센서 정보가 대시보드 기능을 통해 빠르고 개별적으로 가시화될 수 있습니다.

  1. 선형 차트는 시간 경과에 따른 압력 변화를 보여줍니다 (압력 차이, 필터의 정면/후면).
  2. 필터 정면의 현재 압력
  3. 임계값 표시를 가진 현재 압력 차이
  4. 필터 후면의 현재 압력
  5. % 단위의 필터 상태
  6. 현재 필터 상태의 신호등 디스플레이

분석

분석으로 자세한 내용을 볼 수 있습니다. 스크린샷은 한 달 동안 수집된 압력값을 보여 줍니다. 시간이 지남에 따라 암력 차이가 증가함을 볼 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 필터가 막히게 되므로 이 그림이 예상됩니다. 이 값이 예상보다 느리게 증가하므로 필터의 수명을 연장할 수 있음은 긍정적입니다.

  1. 청색 라인, 필터의 압력차이

태스크 및 티켓:

임계값 관리

moneo RTM의 이 기능을 통하여 사용자는 각 프로세스 값에 대한 임계값을 개별적으로 정의할 수 있습니다. 이 어플리케이션에서는 필터 교체가 수행되어야 하는 경우, 유지보수 담당자에게 적시에 알려지도록 세팅되었습니다.

특히 기계 시동 중에 더 높은 압력 변동이 잠깐 발생할 수 있습니다. 지연시간을 통해 간단하게 극복될 수 있습니다. 즉, 잠시 초과된 제한 값이 억제되고 시스템은 X 시간 동안 압력차이가 초과된 경우에만 반응합니다

  1. 상위 경고 임계값
  2. 경고 임계값의 지연시간
  3. 상위 알람 임계값
  4. 알람 임계값의 지연시간

티켓 처리 규칙 관리

티켓 처리 규칙 wizard를 사용하여 경고 및 알람 규칙이 쉽게 정의될 수 있습니다. 다음 사례의 경우, 경고 및 알람 임계값에 도달하면, 건물 서비스 부서의 수신자 그룹에게 필터 교체가 임박하거나 긴급히 권장됨을 이메일로 알립니다.

  1. 임계값 (5) 및 데이터 소스 (6) 정의
  2. 적용되는 규칙 정의
  3. 경고 또는 알람 긴급도 정의
  4. 이메일 수신자 정의
  5. 관련된 임계값의 정의
  6. 해당 데이터 소스 정의

moneo 내에서 생성된 이메일에 티켓 정보가 이미 포함되어 있습니다.

  • 해당 데이터 소스
  • 초과되었거나 미달된 값
  • 티켓 우선순위
  • 타임스탬프

계산된 값:

압력차이 계산

압력차이 ∆ P= 필터 정면 압력 - 필터 후면 압력

  1. 필터 정면 압력
  2. 필터 후면 압력
  3. 압력값 오프셋 (옵션)
  4. 필터 후면 압력에서 필터 정면 압력 감산
  5. Bar 단위의 압력차이 결과

퍼센트 [%] 단위의 필터 상태 계산

% 단위의 필터 상태 = 압력차이 * 100% / 최대 압력차이

  1. 압력차이
  2. 100% 고정
  3. 필터 교체 시 최대 압력차이
  4. 곱하기
  5. 나누기
  6. 퍼센트 [%] 단위의 필터 상태 결과