moneo: IIoT-plattform
Use cases

Övervakning av luftfiltren i produktion med moneo RTM

Visualisering och analys av filtrens tillstånd

Det centrala ventilationssystemet hos ifm prover gmbh ska övervakas. Det omfattar filtren för tilluft och frånluft såväl som filtren för frånluftssystemet för arbetsplatserna på bottenvåningen och första våningen. Principiellt är filtren, förenklat uttryckt, ett motstånd i ett system. Främmande partiklar som inte hör till själva mediet täpper igen filtrets öppna maskor eller porer. Detta ökar det totala motståndet. Därför sjunker flödeshastigheten medan trycket förblir oföränderligt. Som resultat försämras systemets prestanda i ökande takt. Till en viss punkt kan problemet överbryggas genom att matningstrycket höjs, vilket dock även samtidigt ökar energibehovet. Beroende på filtrets nödvändiga prestanda måste man från fall till fall överväga och avgöra när den perfekta tidpunkten har kommit för att byta filtret.

Use cases för filterövervakning i produktionsprocessen:

Kvalitetssäkring för produkt och process
Optimering av energiförbrukningen
Organisering av underhåll
Uppfylla kraven på luftens kvalitet (fint damm, luftrenhet, utsugningseffekt)

Den inledande situationen:

Underhållet av ventilationsfiltren ägde rum vid fastlagda tidsintervall. Det fanns ingen central övervakning och inga varningar (epost, ärendemeddelande) skickades när ett filterbyte blev nödvändigt. Det aktuella tillståndet kunde endast visualiseras lokalt av en enhet på filtret. Det resulterade i att filtret byttes antingen för tidigt eller för sent. Det ledde i sin tur till ytterligare driftskostnader för filterbyte, avfallshantering, energiförbrukning och avbrottstider. En analys för optimering, bl.a. för detektering av fel (filterbrott, inget installerat filter, igentäppning), var inte möjlig på grund av att uppgifter saknades. Förbättringspotential identifierades i lagringen av historikdata.

Projektets syfte:

Implementera en behovsinriktad strategi för filterbyten och växla från tidsbaserat till tillståndsbaserat underhåll. Denna optimering ska uppnås med en automatiserad övervakning och visualisering av filtrets tillstånd.

Implementering:

Hos ifm prover gmbh är moneo RTM centralt installerad på en server. IO-Link-mastern är ansluten till servern via en intern VLAN och givarna är anslutna till mastern via IO-Link. En differenstryckgivare med analog utgång installerades vid filtret. Signalen avläses av en IO-Link-omvandlare (DP2200), omvandlas till ett IO-Link processvärde och skickas till IO-Link-mastern med IoT-gränssnitt (t.ex. produkt AL1350).

moneo RTM registrerar cykliskt processvärdena via denna IO-Link-master. De på så sätt mottagna strömvärdena vidarebearbetas via funktionen "Beräknade värden" genom omräkning till ett processvärde i enheten Pascal. Detta processvärde motsvarar den aktuella givaren.

Tröskelvärdena för ett filterbyte har tagits fram från databladet till motsvarande påsfilter och konfigurerats som gränsvärden i moneo RTM. För att förhindra uppkomsten av kritiska situationer har en motsvarande användargrupp lagrats i området för bearbetningsregler för ärenden, vilken underrättas när gränsvärden överskrids för att kunna genomföra ett filterbyte.

Resultatet:

Introduktionen av en permanent filterövervakning ledde till en intern processoptimering, dvs. en växel från tidsbaserat till tillståndsbaserat underhåll. Genom att kunna upptäcka fel i ett tidigt skede kunde maskinens drifttid säkras och kvaliteten höjas.

En alarmering i god tid vid ett nödvändigt filterbyte (epost, ärendemeddelande) ökade processkvaliteten. Tack vare den nya underhållsstrategin kunde påverkan på miljön samt driftskostnaderna (energi, underhåll, material) minskas på ett hållbart sätt.

Genom dokumenteringen av underhållsarbetet och lagringen av historiska data kan analyser för möjliga optimeringar utföras i framtiden, eftersom tillräckligt mycket datamaterial då står till förfogande. Underhållspersonalen har en applikation till sitt förfogande som enkelt kan anpassas till kundspecifika krav och som möjliggör beräkningen av processvärden (differenstryck, omvandling av specifika enheter). Tack vare användningen av moneo RTM har man redan förhindrat skador på maskiner och extraktionssystem.

Slutsats:

Med moneo RTM kan alla mål uppnås:

Överblick och detaljinformation om anläggningen på manöverpanelen
Registrering av data för ytterligare optimering
Möjlighet att analysera dataregistreringar
Permanent övervakning av filtertillståndet
E-postmeddelande vid tröskelöverträdelse

Systemstruktur

Differenstryckgivare med 4…20mA utgång
Utvärderingssystem och display för analoga signaler 4...20 mA (DP2200)
IO-Link-master (AL1350)

Manöverpanel

moneos manöverpanel i grova drag. Anläggningens aktuella status kan enkelt övervakas med trafikljusdisplayen. I det här fallet visas de fyra övervakade filtren tydligt och ger en överblick över det aktuella tillståndet.

En manöverpanel till har skapats i vilken olika visualiseringsverktyg används för att i detalj visa aktuella parametrar för ett enskilt filter.

Differenstryckgivarens råa analogvärde i mA
Beräknat differenstryck i Pa
Differenstryck visas över en tidsperiod
Trafikljusdisplay för filtrets aktuella status

Analys

Analysen kan användas för att visa ytterligare detaljer. Anläggningens drifttid kan analyseras retrospektivt när en utvärdering under lång tid utförs.

Anläggning i drift
Anläggning som inte är i drift

Med hjälp av olika utvärderingar kan trender upptäckas på väldigt kort tid. Exempelvis observerades i det här fallet differenstrycket för alla fyra filtren under två dygn. Visualiseringen visar att filtret för frånluftssystemet på första våningen (lila linje) sätts igen långsamt eftersom differenstrycket stiger långsamt.

Lila linje, differenstryckfilter för frånluftssystem 1:a våningen

Uppgifter & ärenden: start-/stopptröskelvärden

Hantera tröskelvärden

Denna funktion i moneo RTM tillåter användaren att fastställa en individuell tröskel för varje processvärde. I denna applikation har tröskelvärdet satts på så sätt att underhållspersonalen underrättas i god tid innan ett filterbyte blir nödvändigt.

När varningströskeln uppnås informeras personalen om det nödvändiga filterbytet så det kan planeras i god tid. Komponenter måste ersättas senast närlarmtröskeln uppnås.

Under uppstarten av fläktarna kan det ofta förekomma starka vibrationer och tröskelvärden kan för en kort tid överskridas. För att undvika fellarm eller varningar som utlösts av tillfälligt starka vibrationer kan man ställa in en fördröjningstid.

Övre varningströskel
Fördröjningstid för varningströskeln
Övre larmtröskel
Fördröjningstid för larmtröskeln

Hantera regler för ärendebearbetning

Guiden för regler för ärendebearbetning kan användas för att enkelt fastställa varnings- och larmregler. I exemplet nedan meddelas en grupp av e-postmottagare på en underhållsavdelning när varnings- och larmtrösklar uppnås och ett filterbyte blir nödvändigt eller rekommenderas.

Definition av trösklar (5) och datakällor (6)
Definierar vilken regel som ska tillämpas
Definierar hur brådskande varningen eller larmet är
Definierar e-postmottagare
Definition av relevanta trösklar
Definition av motsvarande datakällor

E-postmeddelandet som genereras av moneo innehåller ärendeinformation:

Påverkad datakälla
Värde som har överskridits eller inte uppnåtts
Ärendeprioritet
Tidsstämpel

Beräknade värden:

Funktionen “Beräknade värden” används för att vidarebearbeta processdata. I detta use case omvandlas den analoga strömsignalen från givaren till ett tryckvärde i enheten pascal. Ett värde på 4mA motsvarar värdet 0Pa och ett värde på 20mA är lika med 500Pa.

Tryckdifferens [Pa] = tryckdifferens som analogt strömvärde [mA] - 4mA * (500 Pa / 16 mA)