moneo: IIoT platformu
Kullanım örnekleri

Akım Tüketimi Temel Alınarak Bir Fanın Durum Denetimi

Bir üretim binasının merkezi egzoz sisteminde çeşitli fanlar bulunur. Tüm üretim binasındaki egzoz prosesinin kalitesi için fan gücü belirleyicidir.

Çeşitli üretim prosesleri için bir egzoz havası sistemi gereklidir. Bu sistem, lehimleme buharlarını ve lazer işaretçisinden çıkan buharları dışarı atmak ve makine kullanılabilirliğini ve dolayısıyla tüm üretim prosesinin sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlamak için kullanılır. Bu nedenle ihtiyaç tabanlı bakım çok önemlidir.

Bunu gerçekleştirmek için, halihazırda entegre edilmiş olan titreşim izlemeye ek olarak üç fazın tümünün akım değerleri fanlardan birinde algılanır. Faz farkının ölçülmesi, fan motorunun durumu hakkında ek bilgi sağlar.

Başlangıçtaki durum

Bu tesisteki bir kompresör arızası geniş kapsamlı sonuçlara neden olur:

Artık ısı yeterli düzeyde dağılmadığı için makine arıza süreleri
Üretim kaybından kaynaklanan maliyetler
Muhtemelen yüksek onarım maliyetleri
Lehimleme buharları dışarıya atılmadığı için üretim personeli açısından sağlık riskleri
İnce tozlar yeterli düzeyde dışarıya atılmadığı için lazerli işaretlemede kalite sorunları

Bu, en kötü durumda tüm üretim alanında genel bir arıza oluşmasına neden olur.

Fanın titreşim izleme ünitesi ve bunun moneo' ya gönderilen verileri, olası hasarları algılamak için bilgi sağlar.

Fakat kapsamlı bir değerlendirme için, fanın elektriksel durumu ve sistem girişindeki frekans dönüştürücüyle ilgili ek verilere ihtiyaç duyulur.

Projenin hedefi

Faz farkının ölçülmesi yoluyla fanın gelişmiş durum denetimi

Burada hedef, aşağıdakileri izleyerek fanın çalışmasını sağlamaktır:

Motor sargıları
Dönen bileşenlerin serbestçe hareket etmesi
Frekans dönüştürücüdeki elektronik donanımı

Geri dönüşüm

moneo|RTM, bir sunucuya merkezi olarak kurulur. IO-Link masterlar dahili bir VLAN üzerinden sunucuya bağlanmıştır.

ifm, geniş bir otomasyon bileşenleri yelpazesine sahiptir. Bu uygulama için üç ZJF055 akım dönüştürücü ve AL2605 IO-Link giriş/çıkış modülü seçildi.

Akım dönüştürücüler, frekans dönüştürücü ile fanın bağlantı kıskaçları arasındaki üç AC fazı U/V/W'nun tüm besleme hatları için kullanılır. Dönüştürücülerin ölçüm değerleri, sinyal çıkışlarında 4...20 mA analog sinyaller olarak sağlanır. Bu değerler, AL2605 aracılığıyla 4...20 mA' den IO-Link sinyallerine dönüştürülür.

Veriler, AL1352 serisi bir IO Link master aracılığıyla moneo|RTM' nin kullanımına sunulur.

Bu üç besleme hattı U/V/W' nun akım tüketimi değerlerinin, üç akım dönüştürücü yardımıyla ölçülmesi gerekir.

Faydalı proses değerleri elde etmek için, akım dönüştürücünün ölçüm değerlerinin, dönüştürücünün gerçek akım değerine dönüştürülmesi gerekir (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A). Bu işlem, moneo RTM' de "Hesaplanan değerler" fonksiyonu aracılığıyla gerçekleştirilir.

Aşağıdaki elektriksel ve mekanik hasar modelleri algılanabilir:

Motor sargısındaki kısa devreler
Dönen bileşenlerin yavaşlığı
Frekans dönüştürücüdeki hatalar

Belirlenen akım değerleri

Üç fazın farkını hesaplama
Üç fazın tümünün ortalama akımını belirleme
Değerleri birbirleriyle karşılaştırmak için kullanılır

Sonuç

Zaman tabanlı bakımdan kestirimci bakıma proses optimizasyonu

Kapsamlı veri kaydı sayesinde, yakında oluşabilecek hatalar erken bir aşamada tespit edilebilir. Bu sayede, bakım çalışmaları planlanabilir ve ihtiyaç olduğunda gerçekleştirilebilir. Bu, tüm tesisin proses güvenilirliğine belirleyici bir faktör ekler.

Akım değerleri, motor sargısındaki kısa devreler, dönen bileşenlerin yavaşlığı ve frekans dönüştürücüdeki hatalar hakkında sonuca varmayı sağlar.

Sistem yapısı

Akım dönüştürücü
IO-Link giriş/çıkış modülü (örnAL2605)
IO-Link master (örn. AL1352)

Pano

moneo panosunda genel bir fikir elde edebilirsiniz.

Pano kullanıcının, bu tesisin ilgili proses değerleri konusunda genel bir fikir edinmesini sağlar.

mA cinsinden ölçülen akım değeri U | V | W
Faz farkı U-V | V-W | W-U
Akım asimetrisi U-V | V-W | W-U
Üç fazın tümünün ortalama akımı

Analiz

Analiz fonksiyonu, geçmiş verilere erişmek ve farklı proses değerlerini karşılaştırmak için kullanılır. Diyagramda, U, V ve W fazlarının mA cinsinden akım değerleri gösterilmektedir.

Burada, başlatma aşamasında bir aşma durumunun ① olduğu, normal çalışmada ② ise akım değerinin dengeli hale geldiği açıkça görülebilir. Kapatma anında ③, motordaki endüktanslar nedeniyle küçük bir pik oluşur.

Başlatma aşaması
Normal çalışma
Kapatma anı

Ayarlar ve kurallar: Eşikleri yönetme

Statik eşikler

Akım asimetrisi adı verilen durumun üç fazlı makineler için % 10' u aşmaması gerekir. Her fark değeri için, değerin ≥ % 10 olması durumunda bir alarm üretilir.

U-V arasında % 10' u aşan bir sapma durumunda alarm
V-W arasında % 10' u aşan bir sapma durumunda alarm
W-V arasında % 10' u aşan bir sapma durumunda alarm

Fan motoru başlatılırken veya ani yük değişiklikleri oluştuğunda % 10' a kadar ulaşan tolerans aralığı kullanılabildiği için, bir uyarı sınır değeriyle ilgili bir denetleme uygulaması kullanılmamıştır.

Üst alarm eşiği
Alarm eşiği için gecikme süresi

Bilet işleme kuralları

Bu fonksiyon, bir uyarı veya alarm tetiklendikten sonra ne olması gerektiğini kolayca tanımlamak için kullanılabilir, örneğin:

E-posta bildirimi
SAP entegrasyonu

Bakım önlemlerinin gerekli olduğu uygulamalar için, servisin zamanında aranmasını sağlayacak bir planlama yapılması önerilir.

Hesaplanan değerler

"Hesaplanan değerler" fonksiyonu, proses verilerini işlemeye devam etmek için kullanılır. Bu durumda, çeşitli diğer işleme işlemleri gerçekleştirilir:

Motor akımını hesaplamak için, analog 4...20 mA 'in akım dönüştürücünün anlık değerine dönüştürülmesi
Faz farkının hesaplanması
Üç fazın ortalama akımının hesaplanması
Akım asimetrisinin hesaplanması

Bu kullanım durumunda, tahrik motorunun 3 fazının tamamı izlenir, bu da hesaplamanın bazen birden çok kez gerçekleştirilmesi gerektiği anlamına gelir.

Motor akımını hesaplamak için, analog 4...20 mA 'in akım dönüştürücünün anlık değerine dönüştürülmesi

Akım dönüştürücü, önce mA cinsinden bir proses değerine dönüştürülmesi gereken 4..20 mA'lik bir analog sinyal sağlar. Bu işlemin, 3 fazın tamamı için yapılması gerekir.

Motor akımı = (AIN-4,000) * ((AEP-ASP)/(16,000)) + ASP

Akım dönüştürücünün analog akım değeri (4...20 mA)
Sabit: Analog başlangıç noktası (0 mA = 4 mA)
Sabit: Analog bitiş noktası (10,000 mA = 20 mA)
Akım aralığı: Analog değer (20,000 – 4,000 = 16,000)
Ofset analog değeri (4...20 mA ila 0...16 mA)
Hesaplama: Başlangıç noktasıyla bitiş noktası arasındaki fark (AEP – ASP = ∆A)
Hesaplama: mA cinsinden akımdan akıma katsayı (∆A / 16 mA = katsayı)
Akım değerinin (0...16 mA) katsayıyla çarpımı
mA cinsinden akımın sonucu

Faz farkının hesaplanması

Akım asimetrisini hesaplamak için, önce münferit fazların arasındaki diferansiyel akım (U-V, V-W ve W-U) hesaplanmalıdır.

∆Motor akımı = motor akımı U - motor akımı V

Bir akım dönüştürücünün mA cinsinden 1. akım değeri, örn. U
Bir akım dönüştürücünün mA cinsinden 2. akım değeri, örn. V
U ile V fazının arasındaki mutlak farkın hesaplanması
mA cinsinden akım farkı

Üç fazın ortalama akımının hesaplanması

% cinsinden akım asimetrisini gösterebilmek için, 3 fazın ortalama değerini belirleyerek bir % 100 taban oluşturmak gerekir.

Ortalama akım = (motor akımı U + motor akımı V + motor akımı W)/3

mA cinsinden U akım değeri
mA cinsinden V akım değeri
mA cinsinden W akım değeri
U ve V akım değerlerinin toplamı
W akım değerinin eklenmesi
Sabit faz sayısı = 3
Toplam akımın faz sayısına bölümü
mA cinsinden ortalama akımın sonucu

Akım asimetrisinin hesaplanması

Yüzde cinsinden akım asimetrisi, akım farkları (U-V, V-W ve W-U) ile üç fazın tümünün ortalama akımı aracılığıyla hesaplanır. Bu değer, bu kullanım durumunda sınır değerleri oluşturmak için gereklidir.

Akım asimetrisi = (∆motor akımı)/(ortalama akım) * % 100