moneo: platforma IIoT
Przykłady zastosowania

Monitorowanie filtrów wody w obiegach chłodzenia z moneo RTM

Konserwacja filtrów w oparciu o stan w systemach z wymiennikami ciepła z wykorzystaniem oprogramowania moneo RTM

Mikrofiltry w obiegach chłodzenia w firmie ifm prover gmbh zapewniają płynne działanie instalacji z wymiennikami ciepła. Filtry chronią wymienniki ciepła w podłączonych maszynach, usuwając zanieczyszczenia z wody chłodzącej. Ten ważny element filtrujący należy regularnie serwisować i wymieniać. Stałe monitorowanie optymalizuje ten proces i gwarantuje ciągłe działanie systemów.

Przypadki zastosowań do monitorowania filtrów w procesie produkcji:

Zapewnienie jakości produktu i procesu
Optymalizacja zużycia energii
Organizacja konserwacji
Zapewnienie czystości wody przez usuwanie takich zanieczyszczeń jak odłamki, glony itd., które w przeciwnym razie zatkałyby wymiennik ciepła, co doprowadziłoby do awarii

Sytuacja wyjściowa:

Filtry wody były wymieniane w stałych odstępach czasu (co osiem tygodni), niezależnie od ich stanu. W tym celu przeprowadzano wzrokową kontrolę stanu filtra. Nie istniało stałe i centralne monitorowanie filtrów. Prowadziło to do dodatkowych kosztów, powodowanych przed zbyt wczesne lub zbyt późne wymiany filtrów, przestojów maszyny w skutek wadliwych lub zatkanych filtrów oraz nieplanowanych przerw w produkcji w związku z pracami konserwacyjnymi. Te zdarzenia były często nieodpowiednio dokumentowane, co uniemożliwiało późniejsze analizy awarii z powodu braku danych.

Cel projektu:

Celem było przejście z zapobiegawczej strategii reaktywnej na strategię konserwacji w oparciu o stan, aby zoptymalizować wdrażanie personelu, usprawnić proces wymiany filtrów i zapewnić spójną dokumentację realizowanych działań. Zdefiniowana grupa odbiorców wiadomości e-mail w dziale konserwacji miała otrzymywać powiadomienia o wymianie filtra, a same wymiany miały odbywać się tylko wtedy, gdy było to konieczne ze względu na ich stan. Aby umożliwić określenie dalszych możliwości optymalizacji, celem było zapewnienie użytkownikom możliwości analizowania danych.

Wdrożenie:

Oprogramowanie moneo zainstalowano na centralnym serwerze istniejącej infrastruktury IT o dużej wydajności, a moduł moneo RTM aktywowano przy użyciu klucza licencyjnego (LAC). W celu monitorowania mikrofiltra zamontowano dwa czujniki ciśnienia, jeden wykrywający ciśnienie przed filtrem, a drugi wykrywający ciśnienie za filtrem. Na podstawie tych dwóch wartości można określać różnicę ciśnień, co pozwala na uzyskanie informacji o stanie filtra. Pomiar musi być bardzo dokładny. Czujniki ciśnienia są wyposażone w interfejsy IO-Link, umożliwiające przesyłanie danych do mastera IO-Link IoT. Moduł moneo RTM zainstalowany na serwerze co sekundę pobiera dane ciśnienia z mastera.

moneo RTM przetwarza dane i wykorzystuje je do:

obliczania różnicy ciśnień,
zapisywania danych historycznych,
wizualizowania danych,
monitorowania wartości progowych.

Na potrzeby monitorowania filtrów zdefiniowano progi ostrzeżeń i alarmów. Te dane pobrano z karty danych wydanej przez producenta filtra. Na karcie danych wskazano wysokość różnicy ciśnień w przypadku nowego filtra przy określonym natężeniu przepływu (w naszym zastosowaniu przy ok.1m³/h = ok. 0,05bar). Wymianę filtra zaleca się przy różnicy ciśnień > 0,5bara. W nowym stanie do różnicy ciśnień dodano 0,5bara. W rezultacie filtr w tym przykładzie należy wymienić przy ciśnieniu 0,55bara. Maksymalny błąd pomiaru zastosowanych czujników wynosi ok. 0,05bara, próg alarmu ustawiono na 0,5bara. Próg ostrzeżenia musi być osiągany wcześniej i został ustawiony na 0,45bara, co gwarantuje odpowiednio wczesne ostrzeganie personelu.

Rezultat:

Pierwsze wyniki zaobserwowano po kilku tygodniach. Patrząc na wygląd i przedział czasu, wymiana filtra byłaby już do tej pory konieczna. Jednak dane i wyniki pomiarów uzyskane dzięki stałemu monitorowaniu filtra wykazały, że stopień zatkania filtra wynosił zaledwie 20%. W związku z tym postanowiono pominąć wymianę filtra w oparciu o czas. Znacznie wydłużyło to okres eksploatacji filtrów.

Podsumowanie:

Rozwiązanie moneo RTM umożliwiło spełnienie wszystkich celów:

Przegląd i szczegółowe informacje dotyczące instalacji prezentowane na kokpicie
Rejestrowanie danych w celu dalszej optymalizacji
Możliwość analizy rejestrowania danych
Stałe monitorowanie stanu filtra
Powiadomienie przez e-mail w przypadku naruszenia wartości progowej

Struktura systemu

Master IO-Link (AL1350)
Czujnik ciśnienia przed filtrem
Czujnik ciśnienia za filtrem

Kokpit

Odpowiednie informacje z czujników mogą być szybko iindywidualnie wizualizowane za pomocą funkcji kokpitu.

Wykres liniowy pokazuje wahania ciśnienia w zależności od czasu (różnica ciśnień przed i za filtrem)
Bieżące ciśnienie przed filtrem
Bieżąca różnica ciśnień, ze wskazaniem wartości progowej
Bieżące ciśnienie za filtrem
Stan filtra w %
Sygnał sygnalizacji świetlnej w odniesieniu bieżącego stanu filtra

Analiza

Moduł analizy można wykorzystać do wyświetlania dalszych szczegółów. Zrzut ekranu przedstawia wartości ciśnienia zebrane w ciągu miesiąca. Jak widać, różnica ciśnień wzrasta w miarę upływu czasu. Jest to normalne, ponieważ z czasem filtr się zapycha. Zaskoczeniem jest, że ta wartość wzrasta wolniej, niż się spodziewano. Dzięki temu możliwe jest wydłużenie okresu eksploatacji filtra.

Niebieska linia, różnica ciśnień w filtrze

Zadania i zgłoszenia:

Zarządzanie wartościami progowymi

Ta funkcja w oprogramowaniu moneo RTM umożliwia użytkownikom zdefiniowanie indywidualnego progu dla każdej wartości procesowej. W tym zastosowaniu wartości progowe są ustawione tak, że personel konserwujący będzie odpowiednio wcześnie powiadamiany o konieczności wymiany filtra.

W trakcie rozruchu maszyny mogą przez krótki czas występować większe wahania ciśnienia. Można je wyeliminować, ustawiając czas zwłoki. Oznacza to, że krótkotrwałe przekroczenia wartości granicznych nie będą uwzględniane, a system zareaguje tylko wtedy, gdy różnica ciśnień zostanie przekroczona na czas X.

Górny próg ostrzeżenia
Czas zwłoki progu ostrzeżenia
Górny próg alarmu
Czas zwłoki progu alarmu

Zarządzanie zasadami przetwarzania zgłoszeń

Do zdefiniowania prostych reguł ostrzeżeń i alarmów można wykorzystać kreator reguł przetwarzania zgłoszeń. W poniższym przykładzie grupa odbiorców wiadomości e-mail w dziale obsługi budynku jest powiadamiana o osiągnięciu progów alarmów i ostrzeżeń oraz o zbliżającej się lub pilnej wymianie filtra.