- moneo: platforma IIoT
- Przykłady zastosowania
Wykrywanie stanu pracy sprężarki na podstawie zużycia prądu
Wykrywanie godzin pracy sprężarki na podstawie stanu pracy.
Prawidłowe działanie sprężarki jest niezbędne dla procesów produkcyjnych. Dostępność sprężarki ma ogromny wpływ na wiele systemów i procesów istotnych dla produkcji.
Ważnymi wskaźnikami są tutaj informacje o rzeczywistym czasie pracy sprężarki na podstawie zużycia energii.
Z reguły konserwacja przeprowadzana jest w regularnych odstępach czasu. Dlatego też postępujące uszkodzenia są wykrywane zbyt późno i powodują nieplanowane przestoje oraz wysokie koszty napraw.
Sytuacja początkowa
Konserwacja sprężarki bez zależności od potrzeb
Dotychczas godziny pracy były rozpoznawane jedynie poprzez prędkość obrotową napędu sprężarki, a nie poprzez rzeczywiste wykorzystanie.
Sprężarki mogą pracować w różnych stanach roboczych. Ze względu na różnice w obciążeniu poszczególne elementy sprężarki są z czasem poddawane różnym obciążeniom. W trybie NO-LOAD sprężarka jest w stanie spoczynku i nie ulega zużyciu.
Godziny pracy sprężarki są obecnie rozpoznawane tylko poprzez prędkość obrotową silnika napędowego. W tej metodzie nie można rozróżnić pomiędzy trybem pracy bez obciążenia (NO-LOAD) i z obciążeniem (LOAD)
Dlatego nie jest możliwe rozpoznanie godzin pracy dla zakresu roboczego w odniesieniu do trybu NO-LOAD / LOAD.
Konserwacja była zaplanowana w regularnych odstępach czasu, niezależnie od tego, jak bardzo system był faktycznie wykorzystywany w tym okresie.
Cel projektu
Wykrywanie aktualnego zużycia sprężarki i dalsze przetwarzanie w moneo jako podstawa do konserwacji zależnej od potrzeb
Celem jest zorganizowanie konserwacji zależnej od potrzeb poprzez gromadzenie danych.
Wartość zużycia prądu ma być mierzona za pomocą przetwornika prądu. Ponadto należy określić, zwizualizować i obliczyć różne zakresy pracy sprężarki. Wykrywany jest okres użytkowania i związane z nim zużycie.
Wdrożenie
moneo RTM jest centralnie zainstalowany na serwerze. Do serwera przez wewnętrzną sieć VLAN są podłączone mastery IO-Link.
Firma ifm oferuje szeroką gamę podzespołów automatyki. Do tej aplikacji wybrano konwerter prądu ZJF055 oraz system oceny i wyświetlacz DP2200 dla sygnałów analogowych.
Konwerter prądu jest używany dla jednej fazy z trójfazowych linii zasilających sprężarkę. Wartość pomiarowa przetwornika jest dostępna jako sygnał analogowy 4...20mA na wyjściu sygnałowym. Wartość ta jest konwertowana z 4...20 mA na sygnał IO-Link poprzez DP2200. Należy wziąć pod uwagę, że wewnętrzne obciążenie DP2200 jest aktywne.
Dane są dostarczane do moneo RTM poprzez IO-Link master z serii AL1352.
Aby uzyskać użyteczne wartości procesowe, zmierzona wartość konwertera prądu musi zostać przekształcona na rzeczywistą wartość prądu (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) konwertera. Dokonuje się tego w moneo RTM poprzez funkcję „Wartości obliczeniowe".
W analizie obliczona wartość prądu służy następnie do rozpoznania odpowiedniego zakresu roboczego sprężarki.
Zakres roboczy | Pobór prądu A |
---|---|
Wyłączone | <1 |
Bez obciążenia | 1– 40 |
Obciążenie | >40 |
Result
Organizacja konserwacji w zależności od potrzeb
Dzięki wykrywaniu zużytego prądu możliwe jest określenie aktualnego zakresu pracy. Pozwala to policzyć godziny pracy w danym zakresie roboczym sprężarki. Na podstawie tych danych można zaplanować konserwację sprężarki w zależności od potrzeb.
Ocena wykorzystania wydajności instalacji
Dodatkowo można również obliczyć informacje dotyczące wykorzystania mocy produkcyjnych zakładu.
Jeśli zakład produkcyjny jest rozbudowywany, wartość ta może być wykorzystana np. do określenia, czy wydajność istniejącej sprężarki lub sprężarek jest nadal wystarczająca.
Możliwa jest również ocena dostępnej wydajności sprężonego powietrza pod kątem możliwych oszczędności kosztów energii przy zastosowaniu różnych agregatów.
Struktura systemu
- Konwerter prądu
- Konwerter sygnałów analogowych 4..20 mA do IO-Link (DP2200)
- Master IO-Link
Kokpit
Uzyskaj pełny obraz sytuacji na kokpicie moneo moneo dashboard.
Kokpit pozwala użytkownikowi na uzyskanie przeglądu istotnych wartości procesowych w odniesieniu do instalacji.
- Licznik godzin pracy WYŁ (OFF)
- Licznik godzin pracy NO LOAD
- Licznik godzin pracy LOAD
- Stosunek czasu NO-LOAD do całkowitego czasu pracy
- Stosunek czasu LOAD do całkowitego czasu pracy
Analiza
Funkcji analizy można użyć do uzyskania dostępu do danych historycznych i porównania różnych wartości procesowych. Typowa krzywa charakterystyki jest przedstawiona na wykresie:
- OFF (a) - LOAD (b) - NO-LOAD (c)
Można zauważyć, że prędkość (kolor fioletowy) jest taka sama dla LOAD i NO-LOAD. Jednak pobór prądu (niebieski) i zamieniona w ten sposób w pracę energia różnią się znacznie w obu zakresach pracy.
- Prędkość obrotowa osiąga wartość maksymalną, pobór prądu dla zakresu OFF i NO-LOAD
- Pobór prądu w zakresie LOAD
Ustawienia i reguły: Zarządzanie wartościami progowymi
Progi statyczne
Godziny pracy poszczególnych stanów pracy mogą być monitorowane statycznie. Na przykład można tworzyć stosowne powiadomienia po określonej liczbie godzin w zakresie obciążenia lub określonej liczbie godzin całkowitego czasu pracy. W tym celu dostępne są ostrzeżenia i powiadomienia alarmowe, które można zastosować w celu terminowego planowania.
- Ostrzeżenie po osiągnięciu 950 godzin pracy w trybie obciążenia
- Alarm po osiągnięciu 1.000 godzin pracy w trybie obciążenia
Reguły przetwarzania zgłoszeń
Za pomocą tej funkcji można łatwo zdefiniować, co powinno się stać po wyzwoleniu ostrzeżenia lub alarmu, np:
- Powiadomienie pocztą elektroniczną
- Integracja z SAP
Obliczone wartości
Funkcja „Obliczone wartości” służy do dalszego przetwarzania danych procesowych.
Konwersja z wartości analogowej na wartość bieżącą
W tym przypadku użycia, analogowy sygnał prądowy dostarczany przez czujnik zostaje przekonwertowany na wartość prądu przepływającego przez przewodnik, w jednostkach amper.
Prąd silnika = (AIN-4) * ((AEP-ASP)/(16)) + ASP
- Wartość prądu analogowego konwertera prądu (4...20 mA)
- Początkowa wartość wyjścia analogowego 0. 4.
- Wyjście analogowe 50...20 mA.
- Analogowa wartość prądowa (20mA - 4mA = 16mA)
- Analogowa wartość przesunięcia (4–20mA do 0–16mA)
- Obliczenie delty od punktu początkowego do punktu końcowego (AEP - ASP = ∆A)
- Obliczanie współczynnika dla prądu w paskalach (∆A / 16 mA = współczynnik)
- Mnożenie wartości prądu (0...16 mA) przez współczynnik
- Zaokrąglenie wyniku do jednego miejsca po przecinku
- Wynik przepływu prądu w A
Obliczenie godzin pracy
Wartości poboru prądu dla poszczególnych zakresów pracy określone za pomocą funkcji analizy mogą być wykorzystane do tworzenia różnych liczników godzin pracy. Obliczają one czas spędzony w danym stanie roboczym.
- Minimalny pobór prądu dla zakresu roboczego w A
- Pobór prądu w A
- Maksymalny pobór prądu dla zakresu roboczego w A
- Porównanie zużycia prądu z minimalnym zużyciem prądu
- Porównanie zużycia prądu z maksymalnym zużyciem prądu
- Logiczna koniunkcja (AND) maksymalnego i minimalnego zużycia prądu
- Licznik czasu
- Wynik pomiaru czasu w h
Określenie całkowitego czasu pracy
Całkowity czas pracy sprężarki (OFF + NO-LOAD + LOAD) można określić poprzez proste dodanie wartości z odpowiednich liczników godzin pracy.
Czas całkowity = Off + No-Load + Load
- Licznik godzin pracy OFF w h
- Licznik godzin pracy NO LOAD w h
- Licznik godzin pracy LOAD w h
- Suma godzin pracy NO-LOAD + LOAD w h
- Wynik NO-LOAD + LOAD dodany do godzin pracy OFF w h
- Zaokrąglenie wyniku do jednego miejsca po przecinku
- Obliczony całkowity czas pracy w h
Obliczenie współczynnika dla poszczególnych stanów pracy
W dalszej kalkulacji ustalane są godziny poszczególnych zakresów pracy w stosunku do czasu całkowitego.
W ten sposób uzyskuje się dobry przegląd wykorzystania sprężarki.
- Ilość godzin pracy LOAD
- Całkowity czas pracy sprężarki
- Stała 100%
- Stosunek godzin pracy LOAD do całkowitego czasu pracy
- Stosunek pomnożony przez 100%
- Współczynnik wydajności w procentach