Il monitoraggio dello stato previene tempi di fermo imprevisti nei sistemi di trasporto

I sistemi di trasporto quali scale mobili, nastri trasportatori, trasportatori monorotaia e macchine di stoccaggio e recupero non devono guastarsi. Il monitoraggio idoneo dello stato può prevenire tempi di fermo imprevisti a uno stadio iniziale; le analisi tradizionali delle vibrazioni non sono tuttavia idonee per quelle a bassissima frequenza di tali sistemi. HARTING e Formsmedia GmbH hanno elaborato un nuovo sistema per il monitoraggio dello stato già messo in pratica.

I tempi di fermo imprevisti sono questioni fastidiose ricorrenti e costose nei sistemi di trasporto. I sistemi di trasporto con trasportatore monorotaia utilizzati nella produzione automobilistica sono un esempio lampante. Le strutture di supporto trasportano componenti pesanti o carrozzerie complete. L'intero carico è sostenuto da ruote rivestite in plastica. Ad un certo punto il rivestimento si stacca dalle ruote causando danni al trasportatore monorotaia. La produzione viene interrotta e la riparazione del trasportatore è una perdita di tempo.

HARTING e Formsmedia hanno sviluppato una soluzione di monitoraggio dello stato per i sistemi di trasporto a movimentazione lenta che rileva e valuta le vibrazioni deboli e a bassissima frequenza.
I guasti ai sistemi di trasporto possono portare all'arresto di tutte le operazioni. Un sistema di monitoraggio dello stato basato sul MICA® Edge computer rileva l'usura in modo precoce prevenendo guasti imprevisti.
Le scatole dei sensori e MICA® possono essere utilizzati in un ambiente severo e vengono anche protetti controllo carichi EMC pesanti con il grado di protezione IP 65/67.

Monitoraggio dello stato per un sistema di trasporto monorotaia, disponibile anche come retrofit

Le analisi delle vibrazioni per motori o trasmissioni rapide si stanno dimostrando uno strumento di monitoraggio affidabile da circa 20 anni. I sistemi di trasporto a movimentazione lenta quali i trasportatori monorotaia richiedono un rilevamento delle vibrazioni considerevolmente più sensibile nell'intervallo milli-G a causa delle vibrazioni deboli e a bassissima frequenza. Formsmedia, una società dedicata alla tecnologia di misurazione, all'analisi degli impulsi e dei dati, ha sviluppato una soluzione di monitoraggio con HARTING per questo requisito:

  • Le scatole dei sensori altamente sensibili con sensori di accelerazione MEMS catturano il movimento del sistema di trasporto in modo capacitivo rilevando le vibrazione sulle ruote, raccogliendo i dati sulla corrente del motore e sulla temperatura degli attuatori.
  • I dati dei sensori vengono raccolti e trasmessi tramite Modbus assegnato al Edge Computing System MICA® di HARTING. MICA® è un minicomputer sicuro e collegabile in rete con un sistema operativo Linux e un ambiente applicativo virtualizzato formato da contenitori Linux.
  • Per il monitoraggio dello stato dei sistemi di trasporto, MICA® utilizza un software di analisi di Formsmedia per raccogliere, archiviare e visualizzare i dati dei sensori in loco. MICA® è idoneo per valutare i dati velocemente e direttamente in loco in modo tale da non dover trasmettere dati non necessari.
  • La trasformata di Fourier veloce (FFT) viene utilizzata per analizzare lo spettro delle vibrazioni e valutare le vibrazioni non armoniose.
  • Il sistema di monitoraggio dello stato può anche essere integrato nei sistema di trasporto con componenti di movimentazione lenta come retrofit.
  • I dati vengono trasmessi ai sistemi di controllo SCADA del livello superiore o alle piattaforme IoT basate su cloud per eseguire il monitoraggio dello stato di diversi sistemi e fornire funzioni avanzata quali la manutenzione preventiva.

Monitoraggio dello stato per condizioni ambientali difficili

Il monitoraggio dello stato dei sistemi di trasporto deve essere configurato di frequente con condizioni ambientali difficili. Non c'è spazio sufficiente, le distanze da coprire sono grandi o c'è polvere, calore ed umidità. Le scatole dei sensori e MICA® possono essere utilizzati in un ambiente severo e vengono anche protetti controllo carichi EMC pesanti con il grado di protezione IP 65/67.

Tutti i requisiti locali vengono registrati nel dettaglio in un proof of concept per preconfigurare l'installazione della scatola del sensore e di MICA®. Il collegamento dei sensori viene anche verificato relativamente all'idoneità meccanica in modo tale da registrare le vibrazioni deboli in modo affidabile. Un programma di verifica Modbus può essere utilizzato per il doppio controllo di tutte le funzioni preimpostate in loco durante la messa in funzione garantendo i corretti intervalli di misurazione. Questo significa che i falsi allarmi possono essere ampiamente esclusi.

In base all'ambiente, i dati preprocessati possono essere trasmessi a sistemi IT di livello superiore wireless o con cablaggio in formati di scambio quali MQTT oppure OPC UA utilizzando la funzione gateway di MICA®. La versione wireless di MICA® viene utilizzata per il sistema di trasporto monorotaia per valutare direttamente i valori del sensore in ogni rack di trasporto mobile e poter trasmetterli tramite WLAN.

Un messaggio di avviso tempestivo previene tempi di fermo dell'impianto

I valori soglia vengono definiti per la valutazione dei dati del sensore in modo tale che il reparto tecnico di produzione riceva un messaggio sulla necessità precoce di manutenzione. In pratica, risulta utile installare in loco un monitor collegato a MICA tramite una Modbus RTU (Remote Terminal Unit). I valori caratteristici attuali e gli stati importanti del sistema vengono visualizzati sul monitor sotto forma di semaforo. I ricevitori selezionati ricevono anche un messaggio di allarme se i valori soglia vengono superati. Inoltre, premendo un pulsante i dipendenti in loco hanno la possibilità di inviare a MICA® eventi quali guasti, malfunzionamento o materiale assente. Questo significa che i valori del sensore possono essere collegati agli eventi operativi reali.

La soluzione di monitoraggio dello stato può essere estesa per integrare l'apprendimento della macchina per la manutenzione preventiva al fine di prevedere l'intervallo di manutenzione successivo. I servizi cloud vengono generalmente utilizzati per l'analisi necessaria dei dati attuali e storici. Gli algoritmi di apprendimento della macchina vengono sviluppati e istruiti a tal scopo utilizzando i dati raccolti sulle vibrazioni delle ruote, le oscillazioni di corrente del motore e lo sviluppo termico degli attuatori. La manutenzione preventiva è in grado di riconoscere le variazioni di lieve entità nei dati del sensore come anomalie e di trarre conclusioni sulle condizioni attuali prevedendo condizioni future.

Per argomenti quali la manutenzione preventiva, si consiglia di collaborare con società IT specializzate esperte nel settore dell'analisi dei dati e e sviluppatrici di algoritmi, regole e dashboard personalizzati in base ai requisiti dell'utente e in grado di integrarli nei sistemi ERP o di controllo esistenti. MICA.network è stata fondata a tale scopo da HARTING con società IT.

Rapido ammortamento della soluzione di monitoraggio dello stato

Il costo del lancio di un sistema di monitoraggio dello stato viene ammortizzato in modo relativamente rapido. Grazie a un sistema standard di monitoraggio dello stato, i costi di progettazione, sistema e installazione sono bassi e il vantaggio degli operatori di sistema è elevato. Ciò significa che l'usura di componenti importanti può essere riconosciuta precocemente prevenendo così un guasto del sistema di trasporto. Tale condizione incrementa la disponibilità del sistema e l'efficienza totale dell'impianto (OEE). Inoltre, pochi interventi di riparazione e una manutenzione eseguita solo se necessaria riducono i costi corrispondenti. Infine questo migliora il servizio per i clienti coinvolti/campi di applicazione.

Un ulteriore effetto del monitoraggio dello stato è riscontrabile in una situazione di retrofit. Grazie al monitoraggio digitale, le strutture obsolete possono ritornare nuovamente in auge. I cicli di manutenzione, che in caso contrario sarebbero più frequenti a causa del ciclo di vita del prodotto, possono essere ridotti al requisito attuale prolungando quindi il tempo di utilizzo della struttura.