moneo: IIoT platform
Brukstilfeller

Smart pumpeovervåking med moneo SmartLimitWatcher

Omfattende tilstandsovervåking av en forsyningspumpe

Tilførselspumpen er en av de sentrale komponentene I ET CIP-anlegg. Det sikrer mediesirkulasjon gjennom hele systemet. Hvis tilførselspumpen svikter, vil hele anleggsprosessen stoppe.

Statisk overvåking er kompleks da pumpen drives med forskjellige hastigheter avhengig av rengjøringstrinn.

Målet er å implementere AI (Artificial Intelligence) basert pumpeovervåking for å oppdage og rapportere eventuelle avvik i driftstilstanden i tide. Vedlikeholdsarbeid kan utføres i sanntid.

Utgangssituasjon

Prosessovervåking av pumpen, inkludert overvåking av vibrasjons- og hastighet, utføres ikke, eller bare i minimal grad – i beste fall for statiske prosessvariabler. Ingen overvåkings- eller visualiseringssystemer som moneo er installert. Følgelig blir ikke oppstått skade på pumpen signalisert i tide.

Målet med prosjektet

Registrering av kritiske prosessvariabler og smart pumpeovervåking.

Ved hjelp av egnede IO-Link-sensorer skal de kritiske prosessvariablene til pumpen registreres.

Gjennomstrømning
Hastighet
Trykk
Temperatur
Vibrasjonsdata

Dataregistreringen av den ordinære tilstanden brukes til å lage en modell som muliggjør overvåking uavhengig av driftsstatus og dermed identifiserer avvik fra normaltilstanden (anomalier).

Implementering

moneo|RTM, inkludert DataScienceToolbox og SmartLimitWatcher-funksjonen, er installert sentralt på en server. IO-Link-masterne er koblet til serveren via et internt VLAN. Sensorene som brukes er koblet til hver sin IO-Link master.

moneo|RTM registrerer og visualiserer dataene. SmartLimitWatcher-funksjonen til Data Science Toolbox brukes til å analysere de registrerte dataene og beregne en tilsvarende modell. Etter en innlæringsfase overtar denne modellen overvåkingen av pumpen og rapporterer eventuelle avvik fra normaltilstanden.

Pumper kan brukes i forskjellige tilstander (f.eks. last eller tomgang). Ulike terskler er tillatt i hver av disse statene. SmartLimitWatcher-funksjonen til DataScienceToolbox kan sette terskler dynamisk. Hvis prosessverdier er utenfor et spesifikt konfidensbånd, vil advarsler eller alarmer bli utstedt som med statiske terskler.

For å overvåke strømningshastigheten (målvariabel) brukes SmartLimitWatcher. Støttevariabler (hastighet, pumpetrykk, vibrasjonsdata) brukes til dette formålet. De beskriver strømningskarakteristikkene i forskjellige driftstilstander. For eksempel øker hastigheten og pumpetrykket med økende strømning.

Resultat

Simple
Ingen datavitenskapelig ekspertise nødvendig. Pragmatisk løsning med enkel 5-trinns veiviser for produksjons- og vedlikeholdsledere.
Praktisk
Automatisert dataforberedelse og kvalitetssjekk. Ingen kompleks dataforbehandling er nødvendig.
Smart
utvalg av den best passende AI-modellen. Automatisk modellopplæring og verifisering av nøyaktighet av overvåking.
Pålitelig
Tidsbasert og tilstandsbasert overvåking. Permanent bakgrunnsovervåking ved bruk av dynamiske forventningsområder for målvariabelen.
Tilpassbare
advarsler og alarmer. Følsomheten til deteksjonen av anomali kan justeres.

Dataregistrering har økt åpenheten, noe som resulterer i potensialer for optimalisering. Den høyere oppetiden på anlegget har forbedret den generelle prosessen. Integrert alarmstyring sikrer en rask reaksjon på endring av prosessparametere, og optimaliserer vedlikeholdet. Alle tiltak øker prosessen og produktkvaliteten. moneo|RTM sikrer detaljert prosessvisualisering.

Bunnlinjen

Anlegget ble digitalisert med suksess uten endringer eller inngrep i eksisterende PLC eller programvare.

Systemstruktur

Hastighetsmonitor
Temperatursensorer
Vibrasjonssensor
Trykksensorer
Flowsensorer
Funksjoner for IO-Link

Dashboard

Få det store bildet på moneo-dashbordet.

Dashbordet gir brukeren en oversikt over relevante prosessverdier for dette anlegget.

Gjeldende strømningshastighet ved pumpeutløpet i L/min
Nåværende trykk ved pumpeutløpet i bar
Oversikt over vibrasjonsdata (a-RMS, v-RMS, a-Peak)
Driftstimeteller
Pumpemotorens overflatetemperatur i °C
Sammenligning av motorhastighet i rpm og strømningshastighet i L/min

Analyse

Analysefunksjonen kan få tilgang til historiske data og sammenligne ulike prosessverdier. Diagrammet viser en typisk karakteristikk for oppstart ①, drift ② og stopp ③.

Det kan observeres at hastighets- og trykkkurvene er nesten identiske. Strømmen i systemet er svakt etterslep, noe som er normalt på grunn av mediets treghet.

Blå = flyt
Hvit = trykk
Grønn = hastighet

Innstillinger og regler: Administrer terskler

Statiske terskler

Ulike parametere til pumpen kan overvåkes statisk, da de er uavhengige av driftsstatus. For eksempel, i dette tilfellet, må motortemperaturen ikke overstige 50°C. Dette oppnås enkelt ved å stille inn statiske varslings- og alarmterskler.

Dynamiske terskler (SmartLimitWatcher)

SmartLimitWatcher overvåker pumpens strømning (målvariabel) i dette tilfellet.
Ved hjelp av støttevariablene (pumpetrykk, hastighet og akselerasjonsverdier) beregnes en modell, som skaper et konfidensbånd rundt prosessverdien. Den definerer terskelverdiene for strømmen, tar hensyn til ulike driftstilstander.

Følsomheten, og dermed bredden på konfidensbåndet, kan justeres for nedre og øvre varsel- og alarmterskler via parametere (inaktiv, lav, middels og høy). Dette gjør det mulig å skjule eventuelle falske advarsler eller alarmer.

Regler for billettbehandling

Denne funksjonen kan brukes til å enkelt definere hva som skal skje etter at en advarsel eller alarm har blitt utløst, f.eks.

e-postvarsel
SAP-integrasjon

Beregnede verdier

I tillegg til prosessverdiene til sensorene registrerer moneo også driftstimene til pumpen. Denne funksjonen kan implementeres raskt og enkelt ved hjelp av malen "Driftstimer".

En datakilde ② som beskriver driftstilstanden er nødvendig. I eksemplet nedenfor brukes hastigheten og følgende terskler ③ er satt: