Monitoring stanu zapobiega nieplanowanym przestojom systemów transportowych

Systemy transportowe, takie jak schody ruchome, taśmy przenośników, przenośniki jednoszynowe oraz instalacje magazynowe nie mogą ulegać awariom. Odpowiedni monitoring stanu może zapobiec niepożądanym przestojom już we wczesnej fazie; jednakże konwencjonalne analizy drgań nie są odpowiednie do ich niskiej częstotliwości w tych systemach. HARTING wraz z Formsmedia GmbH opracował nową koncepcję monitorowania stanu, która już sprawdziła się w praktyce.

Systemy transportowe, takie jak schody ruchome, taśmy przenośników, przenośniki górne oraz dźwigi sztaplujące nie mogą ulegać awariom. Odpowiedni monitoring stanu może zapobiec niepożądanym przestojom już we wczesnej fazie; jednakże konwencjonalne analizy drgań nie są odpowiednie do ich niskiej częstotliwości w tych systemach. HARTING wraz z Formsmedia GmbH opracował nową koncepcję monitorowania stanu, która już sprawdziła się w praktyce.

Nieplanowane przestoje systemów transportowych są uporczywą i kosztowną niedogodnością. Systemy jednoszynowe, wykorzystywane w produkcji samochodów są tu doskonałym przykładem. Na podporach transportowane są ciężkie podzespoły albo wręcz całe karoserie pojazdów. Całość ładunku opiera się na kółkach powlekanych plastikiem. W pewnym momencie okładzina odpada, a kółka przenośnika doznają uszkodzeń. Produkcja zostaje przerwana, a naprawa przenośnika jest czasochłonna.

Awarie w systemach transportowych mogą wstrzymać całość operacji. System monitorowania stanu oparty na komputerze MICA® Edge wykrywa zużycie na wczesnym etapie, zapobiegając nieplanowanym usterkom.

Monitoring stanu jednoszynowego systemu transportowego, dostępny również jako modernizacja

Analizy drgań w szybkobieżnych silnikach lub przekładniach uznawane są za niezawodną metodę monitoringu od około 20 lat. Wolnobieżne systemy transportowe, takie jak przenośniki jednoszynowe wymagają detekcji drgań o znacznie większej czułości, w zakresie mili G, ponieważ występujące drgania są słabe i mają bardzo niską częstotliwość. Formsmedia, przedsiębiorstwo zajmujące się technologią pomiarową, analizą impulsów i danych, razem z HARTING opracowało rozwiązanie monitorujące, które potrafi sprostać tym wymogom.

  • Skrzynki czujników o dużej czułości z czujnikami przyspieszenia MEMS rejestrują pojemnościowo ruch systemu transportowego i wykrywają drgania kółek, gromadzą dane o prądzie silnika i o temperaturze napędów.
  • Dane z czujników zostają zgromadzone i przekazane przez magistralę Modbus do Najnowocześniejszego systemu obliczeniowego MICA. MICA to możliwy do zsieciowania, bezpieczny minikomputer z systemem operacyjnym opartym na Linuxie, z wirtualizowanym środowiskiem złożonym z kontenerów Linux.
  • Przy monitorowaniu systemów transportowych, MICA stosuje oprogramowanie analityczne Formsmedia do agregacji, przechowywania i wizualizacji danych czujników zastosowanych lokalnie. MICA pozwala na szybki, bezpośredni dostęp do danych bezpośrednio na miejscu, co eliminuje konieczność niepotrzebnego przekazywania danych.
  • Wykorzystując szybką transformację Fouriera (FFT), komputer analizuje spektrum drgań wraz z oceną drgań nieharmonicznych.
  • System monitorowania stanu można również dołączyć do systemów transportowych z elementami wolnobieżnymi w ramach modernizacji.
  • Dane przekazywane są do wyższego poziomu systemów sterowania SCADA albo do chmurowych platform IoT w celu przeprowadzenia monitoringu stanu różnych systemów i dostarczenia rozszerzonych funkcji, takich jak konserwacja zapobiegawcza.

Monitoring stanu w trudnych warunkach środowiskowych

Monitoring stanu systemów transportowych często musi odbywać się w trudnych warunkach środowiskowych. Czasami jest to niewystarczająca ilość miejsca, pokonywane odległości są duże albo występuje pył, wysoka temperatura i wilgotność. Skrzynki czujników i MICA mogą być używane w trudnym środowisku i są zabezpieczone przed dużymi obciążeniami EMC, aż do stopnia ochrony IP 65/67.

Wszystkie lokalne wymagania rejestrowane są w szczegółach w ramach sprawdzenia koncepcji, w celu wstępnego skonfigurowania skrzynki czujników i MICA na potrzeby instalacji. Sprawdza się również podłączenie czujników pod kątem wytrzymałości mechanicznej, aby słabe drgania były zapisywane rzetelnie. Program do kontroli magistrali Modbus można zastosować do dodatkowego sprawdzenia wszystkich wstępnie skonfigurowanych funkcji na miejscu podczas rozruchu i do zapewnienia prawidłowych zakresów pomiarowych. Oznacza to, że można w znacznej mierze wyeliminować fałszywe alarmy.

Skrzynki czujników i MICA mogą być używane w trudnym środowisku i są zabezpieczone przed dużymi obciążeniami EMC, aż do stopnia ochrony IP65/67.

W zależności od środowiska, wstępnie przetworzone dane można przekazać bezprzewodowo do systemów IT wyższego poziomu lub przesłać przewodowo w formatach wymiany, takich jak MQTT lub UPC UA z wykorzystaniem funkcji bramki MICA. Bezprzewodowa wersja MICA jest wykorzystywana w jednoszynowych systemach przenośnikowych do bezpośredniej oceny wartości z czujników w każdym z ruchomych stelaży transportowych i umożliwiania ich przesyłania przez WiFi.

Wczesne ostrzeżenie zapobiega przestojom instalacji

Warunki progowe zdefiniowane są do oceny danych czujnika, dzięki czemu dział inżynierii produkcji otrzymuje informacje o wczesnej potrzebie konserwacji. W praktyce pomocnym okazało się lokalne zastosowanie monitora połączonego z MICA przez Modbus RTU (Remote Terminal Unit). Aktualne wartości charakterystyczne i krytyczne stany systemu prezentowane są na monitorze wizualnie, w postaci sygnalizatora świateł drogowych. Po przekroczeniu wartości progowych wiadomość alarmowa trafia również do wybranych odbiorców. Dodatkowo pracownicy na miejscu mają możliwość wysyłania zdarzeń, takich jak przerwy, awarie lub brak materiału do MICA jednym przyciskiem. Oznacza to, że wartości odczytywane z czujnika mogą być powiązane z rzeczywistymi zdarzeniami operacyjnymi.

Rozwiązanie polegające na monitorowaniu stanu można rozszerzyć, uwzględniając uczenie się maszynowe dla potrzeb konserwacji zapobiegawczej, aby móc przewidzieć datę kolejnego serwisu. Usługi chmurowe generalnie wykorzystuje się do niezbędnej analizy danych historycznych i aktualnych. Algorytmy uczenia maszynowego opracowano i wytrenowano w tym celu z wykorzystaniem zebranych danych o drganiach kół, wahaniach w prądzie silnika oraz zmian temperaturowych napędów. Konserwacja zapobiegawcza jest w stanie wykryć niewielkie zmiany w danych czujnika oraz anomalie, potrafi wyciągnąć wnioski w zakresie aktualnych warunków i przewidzieć przyszłe.

W kwestiach takich, jak konserwacja zapobiegawcza zaleca się podjąć współpracę z wyspecjalizowanymi firmami IT, dysponującymi doświadczeniem w dziedzinie analizy danych, tworzącymi algorytmy, reguły i panele indywidualnie dla wymagań użytkownika i potrafiącymi zaimplementować te elementy do istniejących systemów sterowania lub ERP. W tym celu HARTING we współpracy z firmami z sektora IT stworzył MICA.network.

Szybka amortyzacja rozwiązania monitoringu stanu

Koszty wdrożenia systemu monitoringu stanu zwracają się relatywnie szybko. Dzięki standaryzowanej koncepcji monitorowania stanu, projektowanie, montaż systemu i koszty są niskie a korzyści dla użytkownika systemu wysokie. Oznacza to, że szybko można wykrywać zużycie krytycznych elementów, co pozwala uniknąć awarii systemu transportowego. To z kolei zwiększa dostępność i ogólną efektywność urządzeń. Dodatkowo mniej napraw i serwis wtedy, kiedy jest potrzebny, ograniczają koszty konserwacji. To wreszcie poprawia jakość usług dla zainteresowanych klientów i poszczególnych obszarów zastosowań.

Dodatkowy atut monitorowania stanu można dostrzec w modernizacji. Cyfrowy monitoring sprawia, że stare zakłady ponownie stają się najnowocześniejsze. Cykle konserwacji, które w przeciwnym razie byłyby znacznie częstsze ze względu na cykl życia produktów, można ograniczyć do rzeczywistych wymogów, tym samym wydłużając czas użytku zakładu.