Najděte nejlepší řešení pro monitorování stavu

Mnoho společností tradičně používá reaktivní nebo preventivní přístupy k údržbě, které vedou k vysokým nákladům na náhradní díly, neefektivnímu využívání zdrojů na údržbu a v nejhorším případě ke značným neplánovaným odstávkám. Monitorování stavu naproti tomu uplatňuje proaktivnější přístup, neboť sleduje stav zařízení a hledá anomálie - například nadměrné vibrace nebo zvýšení teploty - a zasílá upozornění, jakmile jsou překročeny prahové hodnoty. Monitorování stavu je také základem pro prediktivní údržbu. Shromážděná data lze totiž využít k analýze trendů a k modelování prediktivních řešení.

Bez ohledu na to, zda již máte znalosti a zkušenosti s monitorováním stavu, nebo se o něj teprve začínáte zajímat, rádi bychom vám toto téma představili. Poskytneme vám informace, které vám pomohou najít nejlepší řešení pro vaši aplikaci - včetně odborných znalostí a detailů, kterým byste měli věnovat pozornost.

Kde začít s monitorováním stavu?

• Hledejte stroje, které vám způsobují největší bolesti hlavy nebo mají největší dopad na vaše výrobní procesy, když selžou: různé stroje s různými úkoly, u nichž může porucha vést k zastavení výroby nebo poškození výrobků.

• Zamyslete se nad tím, kde, kdy a jak by mohlo zařízení selhat. Zamyslete se nad vlastními zkušenostmi, zeptejte se partnerů s podobnými stroji nebo se obraťte na dodavatele zařízení, abyste definovali nejčastější zdroje a typy poruch.

• Analyzujte, které části stroje jsou ohroženy poruchou. Potenciálně nejnáchylnější jsou pohyblivé části. U mnoha strojů sem patří motory, převodovky, ventilátory, čerpadla, ložiska, dopravníkové pásy a hřídele.

• Zvažte, co by se mělo měřit. Například vibrace jsou jedním z nejběžnějších měření a často se kontrolují v kombinaci s teplotou a vlhkostí. U některých strojů je třeba brát v úvahu také tlak, průtok nebo napětí.

• Zpochybněte stávající program údržby každého stroje a zvažte náklady a přínosy různých přístupů k údržbě. V některých případech může být vhodné provozovat nekritickou aplikaci s nízkou hodnotou až do její poruchy. V jiných případech se však může vyplatit investovat do monitorování stavu nebo prediktivní údržby, aby se předešlo nákladnému selhání stroje kritického pro systém.

• Začněte v malém zavedením monitorování stavu na jednom nebo dvou strojích a poté, co zjistíte, co pro váš provoz funguje a co ne, rozšiřte rozsah. Dobrým začátkem je jistě implementace levného snímače, který lze snadno integrovat do stávajících řídicích architektur nebo jej lze dodatečně instalovat samostatně.

Jaká data potřebujete?

Údaje, které je třeba shromažďovat pro monitorování stavu, závisí na konkrétní aplikaci, protože různé součásti stroje mají různé způsoby poruch a indikátory. Například zvýšené vibrace a teplota mohou být včasnými indikátory problémů s pohyblivým zařízením, zatímco změny tlaku a průtoku jsou spolehlivými indikátory poruch u systémů pro pohon tekutin. Jakmile znáte příslušné indikátory, vyberte vhodné snímače. Tyto snímače pak přenášejí data a umožňují řídicí jednotce, monitorovacímu systému nebo cloudu využívat údaje o sledování stavu ze snímačů v reálném čase stejnou rychlostí jako primární procesní data.

V souladu s naším případem použití jsme uvedli čtyři nejčastější ukazatele zachycené při monitorování stavu a propojili je s odpovídajícím dopadem na stroje:

Ukazatele stavu stroje, jako jsou vibrace, teplota, tlak nebo průtok, lze identifikovat pomocí různých senzorů. Výběr optimálního senzoru závisí na monitorovaném zařízení, dalších zjišťovaných charakteristikách, poměru rozpočtu a nákladů a přístupu k údržbě. V některých případech může být správnou volbou specifický senzor pro monitorování stavu. V jiných případech je nejefektivnějším a nákladově nejefektivnějším řešením multifunkční snímač, který zvládne jak monitorování stavu, tak standardní úlohy měření.

Kde potřebujete data a jak je získat?

Data z monitorování stavu lze shromažďovat a přenášet různými způsoby v závislosti na tom, kde jsou potřeba:

1. data by měla být k dispozici v PLC nebo řídicím systému stroje.
V oblasti řízení výroby a automatizace zůstává programovatelný automat (PLC) nepostradatelným nástrojem. Pokud jsou v PLC požadována data pro sledování stavu, považuje se za nejlepší přístup konvenční architektura řízení IO-Link. A to z jednoho prostého důvodu: PLC je již integrován do stroje a senzory pro monitorování stavu lze k systému připojit prostřednictvím IO-Link masterů. Po přizpůsobení kódu PLC lze řídicí jednotku používat jako univerzální zařízení pro zpracování a monitorování stavu stroje. Kromě toho lze data o stavu přenášet do monitorovacích systémů nebo cloudu pro ukládání a hloubkovou analýzu.

2. Data by měla být k dispozici ve speciální řídicí jednotce nebo v bráně.
Sada nástrojů pro monitorování stavu (CMTK) může shromažďovat a zpracovávat data ze snímačů jako samostatný systém tím, že provádí vizualizace, alarmy a jednoduché analýzy. Lze jej snadno dodatečně instalovat na stávající stroje, zapojit do provozu a vizualizovat data bez zásahu do stávajícího řídicího systému stroje. Jeho software je předinstalován na základní jednotce a slouží k nastavení a sledování prahových hodnot a zasílání výstrah při jejich překročení. Vítaný doplněk: připojení k síti LAN umožňuje volitelné připojení k dalším systémům a cloudu i vzdálené sledování z libovolného místa.

3. Data by měla být k dispozici v okrajových branách nebo v cloudu.
Klíčovou výhodou okrajové brány IIoT je její schopnost rychle zpracovávat a ukládat velké množství dat, aby bylo možné efektivně využívat aplikace v reálném čase. Okrajová brána IIoT se obvykle nachází na okraji sítě a shromažďuje veškerá data ze senzorů buď přímo ze senzorů, nebo z PLC či specializované řídicí jednotky. Nejenže přebírá úkol filtrovat všechny relevantní a důležité informace a zpracovávat velké množství dat v síti, ale také je přenášet do různých komunikačních sítí - ať už místních, nebo cloudových. Tak, aby tato data mohla být použita na mnoha různých softwarových platformách.

Sada nástrojů pro monitorování stavu versus IO-Link master

Condition Monitoring Toolkit (CMTK) a IO-Link master jsou brány, které zaznamenávají data ze senzorů a předávají je do řídicích jednotek strojů, monitorovacích systémů nebo cloudu. IO-Link master je považován za dobrou volbu pro nové instalace, které zahrnují IO-Link, nebo v případě, že jsou data požadována v PLC nebo řídicí jednotce stroje. CMTK je vynikajícím řešením pro systémy, které jsou již nainstalovány nebo kde je obtížné měnit stávající řídicí architekturu. CMTK se osvědčil také v případech, kdy jsou vyžadovány integrované vizualizační nástroje nebo je třeba mít data k dispozici v cloudu.

Jak definujete správné mezní hodnoty?

Obecně platí, že mezní hodnoty alarmu musí vycházet z konkrétní aplikace a všech relevantních vnějších faktorů. Existuje však několik způsobů, jak tyto limity definovat. Například v případě vibrací můžete využít své dosavadní zkušenosti, diskutovat s odborníky nebo se dokonce odvolat na pokyny, jako je norma ISO pro vibrace. Vibrace jsou jedním z nejdůležitějších ukazatelů stavu stroje a umožňují včas rozpoznat závady dříve, než způsobí poškození nebo poruchu. Většina zákazníků si však není jistá, s jakou hodnotou začít. Očekávají přibližnou základní hodnotu, kterou mohou následně doladit.

Jedním ze způsobů, jak určit tyto základní hodnoty a nejlepší místo pro montáž snímače vibrací, je najmout si odborníka na vibrace. Výhoda: Správné nastavení odborníky může zajistit spolehlivé snímání dat a urychlit vývoj procesu monitorování stavu. Alternativně můžete použít standardizované tabulky základních hodnot ISO k definování vlastních základních hodnot a nejlepších míst pro montáž senzorů. Tyto grafy obecně udávají standardizované základní vibrace a nejlepší místo pro montáž snímače podle typu stroje. Podobným způsobem lze použít i další typy dat. Nebo nás můžete kontaktovat a společně najdeme správné řešení.

Dalším přístupem je poradit se s kolegy, partnerskými společnostmi nebo dodavateli zařízení o jejich zkušenostech a doporučeních pro nastavení mezních hodnot pro podobné aplikace. Ačkoli takový přístup může být nákladově efektivní, má jednu nevýhodu: jiné stroje a aplikace nemusí nutně poskytovat dobré referenční hodnoty pro vaši aplikaci.

Existují také standardizované základní směrnice ISO. Například pro rotační stroje s výkonem nad 15 kW a rozsahem otáček mezi 120 a 30 000 ot/min se obvykle používá norma ISO 20816-03 pro vibrace. Takové směrnice jsou velmi praktické a usnadňují stanovení mezních hodnot v praxi.

Jak můžete analyzovat data?

V závislosti na volbě brány lze data zpracovávat a analyzovat různými způsoby.

IO-Link master je součástí tradiční řídicí architektury, kde jsou senzory nastaveny pomocí konfiguračních nástrojů IO-Link. Data ze snímačů shromážděná a přenesená nadřazenou jednotkou se mají ukládat a analyzovat v PLC, řídicím systému stroje nebo monitorovacím systému. Při tomto přístupu musí uživatelé vytvářet vlastní alarmy, vizualizace a analýzy. K tomuto účelu je k dispozici řada softwarových nástrojů třetích stran, od vytváření jednoduchých informačních panelů až po sofistikované nástroje pro sledování stavu a prediktivní analýzu.

Naše sada nástrojů pro monitorování stavu disponuje analytickými funkcemi, které uživateli umožňují nastavovat mezní hodnoty přímo prostřednictvím uživatelského rozhraní. Výstrahy lze přijímat v přístrojovém panelu nebo e-mailem, zatímco varovné signály ze senzorů lze odesílat prostřednictvím MQTT. Všechna shromážděná data jsou k dispozici pro další zpracování a součástí systému jsou i řešení na míru a nástroje pro analýzu, včetně jednoduchých funkcí strojového učení. Další plusový bod: data z monitorování stavu lze také přenášet do jiných systémů a podrobněji analyzovat pomocí softwaru třetích stran.

Související témata a produkty pro monitorování stavu

Pojďme společně najít nejlepší řešení pro vaši aplikaci

Kontaktujte nás a jeden z našich odborníků na řešení a produkty se s vámi co nejdříve spojí a prodiskutuje s vámi vaši individuální aplikaci.