- moneo: plataforma IIoT
- Use cases
Detecção do estado operacional de um compressor com base no consumo de corrente
Registro das horas de operação de um compressor em função do seu estado.
A função de um compressor é decisiva para a produção e os processos. A disponibilidade de um compressor tem um enorme impacto sobre muitas instalações e processos relevantes para a produção.
A esse respeito, o registro das horas de operação reais do compressor fornece indicadores importantes sobre o consumo de corrente.
De um modo geral, a manutenção é realizada em intervalos regulares. Nesse caso, os danos imperceptíveis são detectados tarde demais, acabando por resultar em tempos de parada não planejados e custos de reparo elevados.
A situação inicial
Inexistência de uma manutenção do compressor adaptada às necessidades
Até então, o registro das horas de operação era realizado somente através da velocidade de rotação do acionamento do compressor e não através do seu uso real.
Os compressores podem trabalhar em diversos estados operacionais. Devido às diferenças existentes na carga, os componentes individuais do compressor vão sofrendo pressões com intensidades diferentes ao longo do tempo. No modo inativo, o compressor fica em estado de repouso e, durante esse período, não sofre desgaste.
Atualmente, as horas de operação do compressor são registradas somente através da velocidade de rotação do motor de acionamento. Esse método não consegue distinguir entre MODO INATIVO e MODO SOB CARGA.
Não é efetuado um registro das horas de operação dependente da faixa de operação MODO INATIVO/MODO SOB CARGA.
As manutenções foram planejadas em intervalos regulares, independentemente da intensidade efetiva do serviço da instalação registrada durante esse período.
Objetivo do projeto
Registro do consumo de corrente do compressor e processamento posterior no moneo como base para a manutenção orientada para as necessidades
O objetivo é a organização de uma manutenção orientada para as necessidades com a ajuda do registro de dados.
O valor do consumo de corrente deve ser medido com a ajuda de um consumo de corrente. Através dele, as diversas faixas de operação do compressor são determinadas, visualizadas e o respectivo período é calculado. É feito o registro da duração da utilização e o desgaste associado a ela.
A implantação
O moneo RTM está instalado em um servidor de forma centralizada. Os mestres IO-Link estão conectados ao servidor através de uma VLAN interna.
A ifm oferece um portfólio amplo de componentes de automação. Para essa aplicação foram selecionados os conversores de corrente ZJF055 e o sistema de avaliação e display dos sinais analógicos DP2200.
O conversor de corrente envolve uma fase do cabo de alimentação trifásico para o compressor. O valor de medição do conversor é emitido como sinal analógico de 4...20 mA na saída de sinal. Esse valor é transposto através do DP2200 de 4...20 mA para o IO-Link. Aqui é necessário observar se é ativada a carga interna do DP2200.
Os dados são fornecidos ao moneo RTM através de um mestre IO-Link da série AL1352.
Para obter valores do processo significativos, o valor de medição do conversor de corrente precisa ser convertido no valor de corrente efetivo (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) do conversor. Isso é realizado no moneo RTM através da função "Valores calculados" (Calculated values).
Na análise é depois usado o valor de corrente calculado para distinguir a respectiva faixa de operação do compressor.
| Faixa de operação | Consumo de corrente em A |
|---|---|
| Desligado | <1 |
| Modo inativo | 1 – 40 |
| Modo sob carga | >40 |
O benefício
Organização de uma manutenção adaptada às necessidades
O registro da corrente consumida permite conhecer a faixa de operação atual. Desse modo, é possível contar as horas de operação na respectiva faixa de operação do compressor. Esses dados servem de base para a organização de uma manutenção do compressor adaptada às necessidades.
Avaliação da capacidade de utilização da instalação
Além do mais, também é possível calcular informações sobre a capacidade de utilização da instalação.
Em caso de expansões na produção, através desse valor é possível determinar, p. ex. se a capacidade do(s) compressor(es) existente(s) ainda é suficiente.
Também é possível a avaliação da capacidade do ar comprimido disponível. Tudo isso visando possíveis economias nos custos de energia com a utilização de diversas unidades do agregado.
Estrutura do sistema
- Conversores de corrente
- Conversor de sinais analógicos 4...20 mA para IO-Link (DP2200)
- Mestre IO-Link
Tela
Obtenha uma visualização geral na tela do moneo
A tela fornece ao usuário uma visão geral dos valores relevantes do processo para essa instalação.
- Contador de horas de operação DESLIGADO
- Contador de horas de operação MODO INATIVO
- Contador de horas de operação MODO SOB CARGA
- Proporção do MODO INATIVO em relação ao tempo de operação total
- Proporção do MODO SOB CARGA em relação ao tempo de operação total
Análise
A função de análise permite que o usuário acesse os dados do histórico e compare diferentes valores de processo. No diagrama é exibida uma curva característica típica:
- DESLIGADO (a) - MODO SOB CARGA (b) - MODO INATIVO (c)
Pode-se observar que a velocidade de rotação (lilás) é praticamente idêntica nas faixas do modo sob carga e do modo inativo. Porém, o consumo de corrente (azul) e o trabalho energético executado para o efeito é claramente diferente nas duas faixas de operação.
- Velocidade de rotação atinge o valor máximo, consumo de corrente na faixa de DESLIGADO e MODO INATIVO
- Consumo de corrente na faixa de MODO SOB CARGA
Ajustes e regras: Administração dos valores limites
Valores limites estáticos
As horas de operação de cada um dos estados operacionais podem ser monitoradas estaticamente. Desse modo, p. ex., é possível gerar tickets correspondentes após um determinado número de horas em modo sob carga ou um determinado número de horas do tempo de operação total. Para o efeito estão disponíveis tickets de advertência e de alarme que podem ser usados para um planejamento antecipado.
- Advertência após atingir 950 horas de operação em modo sob carga
- Alarme após atingir 1.000 horas de operação em modo sob carga
Ticket de regras de processamento
Através desta função é possível definir facilmente o que deve ocorrer após a emissão de uma advertência ou alarme, por exemplo:
- Notificação por e-mail
- Integração SAP
Calculated values - valores calculados
Através dos valores calculados é possível processar dados do processo.
Conversão do valor analógico em valor de corrente
Nesse UseCase, o sinal de corrente analógico que é emitido pelo sensor é convertido no valor do fluxo de corrente passando pelo condutor, na unidade Ampère.
Motor Current = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)
Dataflow Modeler
- Valor de corrente analógico do conversor de corrente (4…20 mA)
- Ponto inicial analógico (0 A = 4 mA)
- Ponto final analógico (50 A = 20 mA)
- Faixa do valor analógico de corrente (20 mA – 4 mA = 16 mA)
- Compensação do valor analógico (4…20 mA para 0 … 16 mA)
- Cálculo do Delta de ponto inicial a ponto final (AEP – ASP = ∆A)
- Cálculo do fator de corrente para Pascal (∆A / 16 mA = fator)
- Multiplicação do valor de corrente (0…16 mA) pelo fator
- Arredondamento do resultado para uma casa decimal
- Resultado do fluxo de corrente em A
Cálculo das horas de operação
Através dos valores de consumo de corrente das respectivas faixas de operação determinados com a função de análise é possível criar diversos contadores de horas de operação. Eles calculam o tempo consumido no respectivo estado operacional.
- Consumo de corrente mínimo para a faixa de operação em A
- Consumo de corrente atual em A
- Consumo de corrente máximo para a faixa de operação em A
- Comparação do consumo de corrente atual com o consumo de corrente mínimo
- Comparação do consumo de corrente atual com o consumo de corrente máximo
- Conjunção E dos consumos de corrente máximo e mínimo
- Contador de tempo
- Saída do resultado do tempo em h
Determinação do tempo de operação total
O tempo de operação total do compressor (DESLIGADO + MODO INATIVO + MODO SOB CARGA) pode ser determinado através de uma simples adição dos respectivos contadores de horas de operação.
Total Time = Off + No-Load + Under-Load
- Contador de horas de operação DESLIGADO em h
- Contador de horas de operação MODO INATIVO em h
- Contador de horas de operação MODO SOB CARGA em h
- Adição das horas de operação MODO INATIVO + MODO SOB CARGA em h
- Resultado MODO INATIVO + MODO SOB CARGA somado com horas de operação DESLIGADO em h
- Arredondamento do resultado para uma casa decimal
- Saída do resultado do tempo de operação total em h
Cálculo da proporção de cada um dos estados operacionais
Através de um outro cálculo, as horas das respectivas faixas de operação são colocadas em proporção relativamente ao tempo total.
Assim se consegue uma boa visualização da capacidade de utilização do compressor.
- Horas de operação MODO SOB CARGA
- Tempo de operação total do compressor
- Constante 100%
- Proporção das horas de operação MODO SOB CARGA em relação ao tempo de operação total
- Proporção multiplicada por 100%
- Saída do resultado da proporção em porcentagem
