- moneo: Platforma IIoT
- Exemple de aplicații
Monitorizarea stării unui ventilator pe baza consumului de curent
Sistemul central de evacuare a aerului dintr-o hală de producție dispune de mai multe ventilatoare. Puterea ventilatorului este decisivă pentru calitatea procesului de evacuare în întreaga hală de producție.
Este necesar un sistem de evacuare a aerului pentru diferite procese de producție. Acesta este utilizat pentru a evacua vaporii de sudură și vaporii de la markerul laser precum și pentru a asigura disponibilitatea utilajelor și, astfel, buna funcționare a întregului proces de producție. Prin urmare, întreținerea în funcție de necesități este esențială.
Pentru a realiza acest lucru, valorile curente ale tuturor celor trei faze sunt detectate pe unul dintre ventilatoare, în plus față de monitorizarea deja integrată a vibrațiilor. Măsurarea diferenței de fază oferă informații suplimentare despre starea motorului ventilatorului.
Situația inițială
O defecțiune a unui compresor în această instalație are consecințe de mare amploare:
- Opriri ale utilajelor, întrucât căldura reziduală nu este disipată suficient
- Costuri ca urmare a pierderii producției
- Posibile costuri de reparații ridicate
- Riscuri pentru sănătatea personalului de producție, deoarece vaporii de sudură nu sunt evacuați
- Probleme de calitate la marcarea cu laser, deoarece pulberile fine nu sunt evacuate în mod corespunzător
În cel mai rău caz, acest lucru duce la o defecțiune totală a întregii zone de producție.
Monitorizarea vibrațiilor ventilatorului și datele acestuia trimise către moneo oferă informații pentru a detecta posibilele daune.
Dar sunt necesare date suplimentare privind starea electrică a ventilatorului și a convertorului de frecvență din amonte pentru o evaluare completă.
Scopul proiectului
Monitorizarea extinsă a stării ventilatorului prin măsurarea diferenței de fază
Scopul este de a asigura funcționarea ventilatorului prin monitorizare:
- bobinajul motorului
- mișcarea liberă a componentelor rotative
- componentele electronice din convertizorul de frecvență
Implementare
moneo|RTM este instalat la nivel central pe un server. Masterul IO-Link este conectat la server printr-un VLAN intern.
ifm dispune de o gamă largă de componente de automatizare. Pentru această aplicație au fost alese trei convertoare de curent ZJF055 și modulul de intrare/ieșire IO-Link AL2605.
Convertoarele de curent sunt utilizate pentru toate liniile de alimentare a celor trei faze de curent alternativ U/V/W între convertorul de frecvență și bornele de conectare de pe ventilator. Valorile măsurate ale convertoarelor sunt furnizate ca semnale analogice de 4...20 mA la ieșirile de semnal. Aceste valori sunt convertite din 4...20 mA în semnale IO-Link prin intermediul AL2605.
Datele sunt puse la dispoziția moneo|RTM prin intermediul unui master IO-Link din seria AL1352.
Valorile consumului de curent al celor trei linii de alimentare U/V/W trebuie măsurate cu ajutorul a trei convertoare de curent.
Pentru a obține valori de proces utile, valoarea măsurată de convertorul de curent trebuie convertită în valoarea reală a curentului (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) convertorului. Acest lucru se face în moneo RTM prin intermediul funcției „Valori calculate”.
Pot fi detectate următoarele modele de deteriorare electrică și mecanică:
- Scurtcircuite pe bobinajul motorului
- Încetinirea componentelor rotative
- Defecțiune la nivelul convertorului de frecvență
Valorile de curent determinate sunt utilizate pentru a
- calcula diferența dintre cele trei faze
- determina curentul mediu al celor trei faze
- compara valorile între ele
Rezultat
Optimizarea procesului de la întreținerea bazată pe timp la cea bazată pe condiții
Datorită înregistrării complete a datelor, defecțiunile iminente pot fi detectate din timp. Astfel, lucrările de întreținere pot fi programate și efectuate în funcție de necesități. Acest lucru adaugă un factor decisiv la fiabilitatea procesului întregii instalații.
Valorile de curent permit formularea de concluzii cu privire la posibilele scurtcircuite pe bobinajul motorului, la încetinirea componentelor rotative și la defecțiunile din convertorul de frecvență.
Tabloul de bord
Obțineți o imagine de ansamblu asupra panoului de comandă moneo.
Dashboard-ul oferă utilizatorului o vedere de ansamblu asupra valorilor de proces relevante pentru această instalație.
- Valoarea curentului măsurată în mA U | V | W
- Diferența de fază U-V | V-W | W-U
- Asimetrie de curent U-V | V-W | W-U
- Valoarea medie a curentului din toate cele trei faze
Analiză
Analiza oferă un acces facil la datele istorice și compară diferite valori de proces. Diagrama prezintă valorile curentului U, V și W în mA.
Aici se poate observa clar că în faza de pornire ① există o suprasarcină, în timp ce în timpul funcționării normale ② valoarea curentului se stabilizează. În momentul de deconectare ③ există o ușoară creștere bruscă datorată inductanțelor din motor.
- Faza de pornire
- Funcționare normală
- Momentul de oprire
Setări și reguli: Gestionarea pragurilor
Praguri statice
Așa-numita asimetrie de curent nu trebuie să depășească 10% pentru utilajele trifazate. Pentru fiecare valoare de diferență, se creează o alarmă dacă valoarea este ≥10%.
- Alarmă la depășirea unei abateri de 10% de la U-V
- Alarmă la depășirea unei abateri de 10% de la V-W
- Alarmă la depășirea abaterii de 10% de la W-V
Monitorizarea în ceea ce privește o valoare limită de avertizare nu a fost implementată, deoarece marja de toleranță de până la 10% poate fi utilizată atunci când motorul ventilatorului pornește sau când apar schimbări bruște de sarcină.
- Pragul superior de alarmă
- Timp de întârziere pentru pragul de alarmă
Reguli de procesare a tichetelor
Această funcție poate fi utilizată pentru a defini cu ușurință ce ar trebui să se întâmple după declanșarea unui avertisment sau a unei alarme, de ex:
- Notificare prin e-mail
- Integrarea SAP
Pentru aplicațiile în care sunt necesare măsuri de întreținere, este recomandat să planificați din timp efectuarea lucrărilor de service.
Valori calculate
Funcția „Valori calculate” este utilizată pentru a prelucra în continuare datele de proces. În acest caz de utilizare, se efectuează diverse operațiuni de prelucrare ulterioară:
- Conversia valorii analogice 4...20 mA în valoarea curentului convertorului de curent pentru a calcula curentul motorului
- Calcularea diferenței de fază
- Calcularea valorii medii a curentului celor trei faze
- Calcularea asimetriei de curent
În acest caz de utilizare, toate cele 3 faze ale motorului de acționare sunt monitorizate, ceea ce înseamnă că uneori calculul trebuie efectuat de mai multe ori.
Conversia valorii analogice 4...20 mA în valoarea curentului convertorului de curent pentru a calcula curentul motorului
Convertorul de curent utilizat furnizează un semnal analogic de 4...20 mA care trebuie mai întâi convertit într-o valoare de proces în mA. Acest lucru trebuie făcut pentru toate cele 3 faze.
Curentul motorului = (AIN-4.000) * ((AEP-ASP)/(16.000)) + ASP
Modelatorul de flux de date
- Valoarea curentului analogic al convertorului de curent (4...20 mA)
- Constant: Punct de pornire analogic (0 mA = 4 mA)
- Constant: Punct final analogic (10.000 mA = 20 mA)
- Interval de curent: Valoare analogică (20.000 - 4.000 = 16.000)
- Valoarea analogică de compensare (4...20 mA până la 0...16 mA)
- Calculare: Delta punctului de plecare față de punctul final (AEP - ASP = ∆A)
- Calculare: Factorul pentru curent la curent în mA (∆A / 16 mA = factor)
- Înmulțirea valorii curentului (0...16 mA) cu factorul
- Rezultatul valorii curentului în mA
Calcularea diferenței de fază
Pentru a calcula asimetria curentului, trebuie mai întâi calculat curentul diferențial între fazele individuale (U-V, V-W și W-U).
∆ Curentul motorului = curentul motorului U - curentul motorului V
- Valoarea curentului 1 a unui convertor de curent în mA, de exemplu, U
- Valoarea curentului 2 a unui convertor de curent în mA, de exemplu V
- Calcularea diferenței absolute între faza U și V
- Diferența de curent în mA
Calcularea valorii medii a curentului celor trei faze
Pentru a putea indica asimetria curentului în %, este necesar mai întâi să se creeze o bază de 100% prin determinarea valorii medii a celor 3 faze.
Curentul mediu = (curentul motorului U + curentul motorului V + curentul motorului W)/3
- Valoarea curentului U în mA
- Valoarea curentului V în mA
- Valoarea curentului W în mA
- Adăugarea valorilor curente ale lui U și V
- Adăugarea valorii curentului W
- Număr constant de faze = 3
- Împărțirea curentului total la numărul de faze
- Rezultatul curentului mediu în mA
Calcularea asimetriei de curent
Asimetria de curent în procente se calculează din diferențele de curent (U-V, V-W și W-U) și din curentul mediu al tuturor celor trei faze. Această valoare este necesară pentru crearea valorilor limită în acest caz de utilizare.
Asimetria de curent = (∆ curent motor)/(curent mediu) * 100%
- Diferența de curent U - V în mA
- Media curentului U - V - W
- Diferența de curent împărțită la curentul mediu
- Constantă 100%
- Raportul dintre diferența de curent și media curentului înmulțit cu 100%
- Rotunjirea rezultatului la 1 zecimală
- Ieșire a asimetriei de curent în procente
