Monitoramento da unidade hidráulica de um banco de ensaio hidráulico
Use Case (aplicação de sucesso)
A unidade hidráulica é o componente central de um banco de teste hidráulico. Em um banco de teste hidráulico de impulso de pressão, os sensores de pressão são qualificados por meio de um "teste de vida útil acelerado".
A falha do sistema aumentaria o tempo de desenvolvimento, uma vez que os testes não poderiam ser realizados conforme planejado. Por outro lado, o fornecimento de certos tipos de sensores de pressão seria temporariamente restrito, uma vez que os testes necessários para garantir a qualidade da série não poderiam ser realizados. Isso, por sua vez, teria impactos diretos na receita do grupo de produtos e colocaria em risco a capacidade de fornecimento.
A situação inicial
A unidade hidráulica existente já está equipada com sensores (temperatura, pressão, nível). Essas informações são utilizadas para controlar o sistema a fim de, se necessário, parar a máquina em caso de violação de limites. A unidade também possui dois tanques, que ajudam a resfriar o óleo hidráulico.
Outra particularidade da unidade são as duas bombas com design idêntico instaladas como redundância. Para sistemas existentes com duas bombas redundantes, a distribuição uniforme da carga das bombas é crucial para aumentar o tempo total de operação das bombas e evitar danos a uma bomba devido a um longo tempo de inatividade (por exemplo, travamento do rolamento).
Objetivo do projeto
Monitoramento abrangente de condições da unidade hidráulica
Os fatores a serem monitorados e otimizados incluem o desgaste no sistema hidráulico e o tempo de operação das bombas. Violações de limites devem ser detectáveis precocemente por meio de um sistema automatizado de gerenciamento de alarmes.
A implantação
Os sinais dos sensores existentes no sistema são capturados através do caminho em Y/retroajuste. Duas variantes foram instaladas:
Tanque
- Medição paralela do sinal de 0 a 10 V dos dois sensores de temperatura através de um DP1222
- Captura do sinal IO-Link dos dois sensores de nível através de um divisor de dados IO-Link E43406
Os demais sensores foram instalados e colocados em operação de acordo com suas instruções de operação.
Bomba
- Sensor indutivo IO-Link com monitor de velocidade
- Sensores de vibração IO-Link
Efluxo
- Sensor de temperatura com cabo e sonda de contato
- IO-Link plugue de temperatura (sistema eletrônico de avaliação para sensores de temperatura PT100/PT1000)
O moneo RTM está instalado em um servidor de forma centralizada. Os valores do sensor são enviados para o moneo RTM para visualização e avaliação por meio do mestre IO-Link.
O benefício
Monitoramento abrangente de condições de uma unidade hidráulica com moneo RTM
Através do retroajuste (captura dos valores do sensor a partir do controlador) e da inclusão adicional de valores característicos da unidade hidráulica, foram implementados todos os requisitos para um monitoramento abrangente de condições.
- Monitoramento contínuo da pressão do sistema
- Monitoramento contínuo dos níveis nos tanques
- Monitoramento contínuo das temperaturas nos tanques
- Monitoramento de vibração das bombas
- Cálculo das horas de operação das bombas
- Monitoramento da temperatura de retorno
- Cálculo da diferença de temperatura entre o retorno e os tanques
- Detecção de desgaste no sistema hidráulico
- Otimização da carga da bomba
Estrutura do sistema
- Sensor de contato + plugue de temperatura no retorno
- Sensor de vibração da bomba 2
- Sensor indutivo + monitor de velocidade da bomba 2
- Sensor de vibração da bomba 1
- Sensor indutivo + monitor de velocidade da bomba 1
- Temperatura do tanque 2 + conversor 0...10 V
- Nível do tanque 2 + divisor IO-Link
- Temperatura do tanque 1 + conversor 0...10 V
- Nível do tanque 1 + divisor IO-Link
- Mestre IO-Link
Tela
Na tela, o usuário tem uma visão geral dos valores dos sensores da instalação. O painel a seguir fornece uma visão geral dos parâmetros relevantes do processo.
- Temperatura do fluxo de retorno
- Temperatura do tanque 1
- Diferença de temperatura (retorno – tanque 1)
- Nível do tanque 1
- Pressão do sistema
- Nível do tanque 2
- Temperatura do tanque 2
- Velocidade da bomba 1
- Velocidade da bomba 2
Em painéis separados, o usuário recebe informações adicionais, como os valores atuais da bomba:
- Valores de vibração da bomba 1 (v-RMS, a-Peak, a-RMS)
- Valores de vibração da bomba 2 (v-RMS, a-Peak, a-RMS)
- Velocidade da bomba 1
- Horas de funcionamento da bomba 1
- Temperatura da bomba 1
- Velocidade da bomba 2
- Horas de funcionamento da bomba 1
- Temperatura da bomba 2
Análise
A análise permite o acesso aos dados históricos armazenados dos sensores. Isso oferece uma visão do passado e facilita, por exemplo, a busca de erros. Diversos valores de sensores podem ser observados e analisados ao longo do tempo.
Na análise a seguir, é fácil perceber que o valor de vibração (v-RMS) e a temperatura do óleo hidráulico estão correlacionados. Isso permite, por exemplo, usar o valor de vibração como um indicador precoce de violação do limite de temperatura do óleo hidráulico.
- Azul: Temperatura do fluxo de retorno
- Branco: Temperatura do tanque
- Verde: Valor de vibração v-RMS
Valores limites estáticos
São estabelecidos limites estáticos para diferentes valores de processo da unidade hidráulica. Um ticket é gerado no moneo se esses limites forem excedidos ou não atingidos. Esse ticket pode ser processado posteriormente através de regras de processamento de tickets.
- Valor limite para o alarme
- Tempo de atraso para o alarme
Para a unidade hidráulica, os seguintes valores de processo são utilizados no monitoramento através de limites:
- Nível do tanque 1 e 2
- Temperatura do tanque 1
- Temperatura do fluxo de retorno
- Temperatura da bomba 1 e 2
- Valores de vibração da bomba 1 e 2
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 ao SAP
Valores calculados: valores calculados
Com os valores calculados e os modelos, podem ser geradas informações adicionais a partir dos valores medidos.
O registro das horas de funcionamento foi criado usando o modelo de contador de horas de operação. Enquanto a velocidade da bomba for maior que 50 RPM, o contador de tempo permanecerá ativo.
- Nome do valor calculado
- Gatilho do contador de horas de operação
- Limiar do gatilho
- Valor de tempo atual
O valor analógico de 0…10 V do sensor de temperatura deve ser escalonado para o valor de temperatura correspondente (0 V = 0°C e 10 V = 100°C).
- Temperatura como valor analógico de tensão do sensor (0…10 V)
- Ponto final analógico (100 °C = 10 V)
- Ponto inicial analógico (0 °C = 0 V)
- Faixa de tensão do valor analógico (10 V)
- Cálculo do Delta do ponto final a ponto inicial (AEP – ASP = ∆A)
- Cálculo do fator de corrente para Pascal (∆A / 10 V = fator)
- Multiplicação do valor de corrente (0…10 V) pelo fator
- Adição do ponto inicial analógico como offset
- Resultado da pressão diferencial em Pascal
O sensor de nível transmite apenas o valor medido sem offset através da interface IO-Link. Isso deve ser adicionado ao valor medido.
- Nível do tanque como valor bruto
- Offset do nível
- Nível com offset
