Професійний коледж імені Гайнца Ніксдорфа — Модернізація як навчальний проєкт
Як професійний коледж і компанія ifm готують старі машини до цифрового майбутнього
Професійний коледж імені Гайнца Ніксдорфа (Heinz-Nixdorf-Berufskolleg) в Ессені — це один із провідних освітніх центрів у галузі електротехніки й інформаційних технологій, що приділяє особливу увагу передачі знань, орієнтованих на практику. У тісній співпраці з промисловими підприємствами коледж реалізовує навчальні проєкти, що відображають сучасні технологічні розробки. Метою є надати майбутнім технікам й інженерам не лише теоретичні знання, а й практичні навички роботи із сучасними рішеннями в галузі автоматизації та цифровізації. Особливим завданням стала цифровізація та модернізація застарілого верстата — проєкт, реалізований спільно з фахівцем з автоматизації ifm.
В основі проєкту лежало завдання модернізації старого верстата до найсучаснішого рівня за допомогою цілеспрямованої модернізації. Завдання було чітко визначене: створити систему моніторингу стану для предиктивного обслуговування без суттєвого втручання в конструкцію машини. «Нашою метою була мінімально інвазивна модернізація — ми хотіли інтегрувати датчики так, щоб вони були ледь помітні, зберігаючи сумісність із широким спектром систем», — пояснює Патрік Бонневаль, сертифікований державою фахівець у професійному коледжі імені Гайнца Ніксдорфа.
Завдання полягало не лише в технічній реалізації, а й у розробці платформи, яка б могла функціонувати і як перевірка концепції для оновлень, сумісних з Індустрією 4.0, і як універсальний навчальний інструмент. Зокрема, інтеграція нових датчиків у наявні структури й оцифрування машинних даних вимагали інноваційних рішень.
Технологія інтелектуальних датчиків, IO-Link та периферійне підключення від ifm
Технічне рішення реалізовано за допомогою широкого спектру компонентів ifm. Центральним елементом налаштування стало використання датчиків IO-Link, як-от фотоелектричний датчик відстані OGD і датчик рівня та температури LT. Разом із головним вузлом IO-Link та EdgeGateway (AE2100) вони сформували основу для збору й опрацювання даних.
Зображення 1: Використовуючи вимірювання часу прольоту, датчик відстані OGD визначає положення повзунка з точністю до міліметра й передає значення відстані через IO-Link.
Зображення 2: Індуктивний датчик виявляє канавки на валу для вимірювання швидкості обертання.
Система була доповнена датчиком вібрації VSA005 і блоком оцінки VSE150, спеціально налаштованими для діагностики вібрації підшипників кочення.
«За допомогою датчиків IO-Link ми фіксуємо не лише положення повзунка, а й основні параметри охолоджувальної рідини. Однак основним елементом є високоточна вібродіагностика, яка дає нам змогу детально контролювати стан підшипників», — продовжує Патрік Бонневаль.
Інтеграція датчиків у наявну машину виявилася особливо ефективною завдяки IO-Link. «IO-Link зекономив нам чимало роботи, оскільки він дуже простий у реалізації і допускає нескладне розширення системи», — підтверджує Паскаль Гайдер, сертифікований державою фахівець у професійному коледжі імені Гайнца Ніксдорфа.
Головний вузол IO-Link збирає дані з підключених датчиків і передає їх в пакетному вигляді в EdgeGateway. Шлюз також забезпечує безпечне розділення операційних технологій (ОТ) й інформаційних технологій (ІТ).
«EdgeGateway — це центральний датахаб для наших датчиків», — пояснює Паскаль Гайдер. «Усі дані збираються тут, проходять попереднє опрацювання та передаються на наше серверне рішення — Raspberry Pi.» Наприклад, EdgeGateway перетворює значення рівня датчика із сантиметрів у літри. На Raspberry Pi різні екземпляри програмного забезпечення збирають, опрацьовують і, зрештою, візуалізують дані.
Прозорість, оптимізація технічного обслуговування та майбутня життєздатність
Модернізація з використанням технології ifm дала кілька ключових переваг. Тепер машина здатна надавати дані в режимі реального часу для моніторингу стану й предиктивного обслуговування. «Завдяки постійному моніторингу вібрації ми можемо не лише точно визначити стан окремих компонентів підшипника, а й ефективно запобігати незапланованим простоям», — пояснює Патрік Бонневаль. Можливість раннього виявлення несправностей підшипників підвищує експлуатаційну готовність обладнання та значно знижує ризик виробничих втрат.
Зображення 1: «Вухо» машини: Датчик вібрації VSA005 фіксує спектри вібрації всіх підшипників кочення в приводі машини.
Зображення 2: Блок живлення, блок оцінки вібродіагностики й головний вузол IO-Link у шафі керування машини.
Зображення 3: В EdgeGateway (праворуч) усі дані датчиків консолідуються, попередньо опрацьовуються, а потім передаються на сервер.
Студенти отримують цінний практичний досвід
Для студентів проєкт надав унікальну можливість ознайомитися з передовими технологіями Індустрії 4.0 й отримати цінний практичний досвід.
«Метою нашої модернізації було показати, що навіть машини, які довго служать, можна привести у відповідність до сучасних стандартів», — резюмує Філіп Бургон, сертифікований державою фахівець професійного коледжу імені Гайнца Ніксдорфа.
Зібрані дані тепер є основою для студентів, які вивчають автоматику, для проведення спектрального аналізу й розвитку навичок моніторингу стану в промислових умовах.
Навчальний заклад також виграв від співпраці: «Ідея цього проєкту виникла в нашому новому технічному коледжі, що спеціалізується за напрямом «Автоматизація та цифрові виробничі технології», — пояснює доктор Маркус Штеффенс, керівник технічного коледжу в професійному коледжі імені Гайнца Ніксдорфа. «Наша мета полягала в тому, щоб створити навчальну платформу, на якій студенти могли б працювати з найсучаснішими сенсорними технологіями, передачею даних й оцінкою даних в умовах модернізації. Завдяки співпраці з ifm це виявилося дуже успішним.»
Тобіас Кунце, директор із регіональних продажів ifm, наголошує на важливості тісної співпраці: «Ми підтримуємо наших партнерів у сфері освіти не лише обладнанням, а й технічною підтримкою. У такий спосіб молоді таланти можуть безпосередньо працювати з перспективними технологіями й здобути практичний досвід.»
Ефективна інтеграція рішень ifm і підтримка в налаштуванні вібродіагностики зробили значний внесок в успіх проєкту.
Висновок
Проєкт модернізації в професійному коледжі імені Гайнца Ніксдорфа наочно демонструє, як інтелектуальні датчики й сучасні можливості підключення до даних від ifm можуть забезпечити сталу відповідність наявних машин стандартам Індустрії 4.0. Співпраця не лише сприяє цифровій трансформації в промисловості, а й забезпечує реалізацію орієнтованих на практику концепцій навчання, які готують майбутніх спеціалістів до вимог завтрашнього дня.
Дані про роботу й вібрацію можна наочно візуалізувати. У разі перевищення граничних значень генерується тривожне повідомлення.
Команда: Тобіас Кунце (ifm) і доктор Маркус Штеффенс, Паскаль Гайдер, Патрік Бонневаль і Філіп Бургон (Професійний коледж імені Гайнца Ніксдорфа)
