Encontre a melhor solução de monitoramento de condições

Tradicionalmente, muitas empresas usam abordagens de manutenção reativa ou preditiva, que podem incorrer em altos custos de peças de reposição, uso ineficiente de recursos de manutenção e, o pior de tudo, tempo de inatividade não planejado significativo. O monitoramento de condições adota uma abordagem mais proativa para a manutenção, monitorando as condições do equipamento em busca de anomalias, como vibração excessiva ou aumento de temperatura, e enviando alarmes quando os limites são ultrapassados. O monitoramento de condições também forma a base da manutenção preditiva. Os dados coletados podem ser usados na análise de tendências e na modelagem de soluções preditivas. 

Se você já tem algum conhecimento e experiência com monitoramento de condições ou está apenas começando, gostaríamos de ajudá-lo a saber mais. Estamos aqui para lhe fornecer informações para encontrar a melhor solução para sua aplicação, incluindo conhecimento especializado e percepções sobre o que procurar. 

Por onde começar o monitoramento de condições? 

• Procure as máquinas que lhe causam mais frustração ou que podem ter o maior impacto na sua produção se falharem. Podem ser máquinas diferentes com tarefas diferentes, nas quais uma falha causará perda de produção ou produtos danificados. 

• Considere onde, quando e como o equipamento pode falhar. Consulte sua própria experiência, pergunte a parceiros com máquinas semelhantes ou até mesmo ao seu fornecedor de equipamentos para ajudá-lo a determinar os pontos e modos de falha mais comuns. 

• Analise quais partes da máquina falham. As peças móveis têm o maior potencial de falha. Em muitas máquinas, elas incluem motores, caixas de engrenagens, ventiladores, bombas, rolamentos, transportadores e eixos. 

• Considere o que medir. A vibração é uma medida comumente coletada e é frequentemente avaliada em combinação com a temperatura e a umidade. Em algumas máquinas, a pressão, o fluxo ou a amperagem/tensão devem ser medidos. 

• Questione o programa de manutenção atual de cada máquina e considere os custos/benefícios de diferentes abordagens de manutenção. Em alguns casos, pode não haver problema em deixar um ativo não crítico e de baixo valor funcionar até a falha, enquanto em outros casos pode valer a pena investir em monitoramento de condições ou manutenção preditiva para evitar uma falha dispendiosa de uma máquina crítica. 

• Comece aos poucos, implementando o monitoramento de condições em uma ou duas máquinas e, depois, aumente a escala quando tiver aprendido o que funciona e o que não funciona em sua operação. Usar um sensor de baixo custo, que pode ser facilmente integrado às arquiteturas de controle existentes ou adicionado externamente, também é uma ótima maneira de começar. 

De quais dados eu preciso?

Os dados de monitoramento de condições que devem ser coletados dependem da aplicação individual, pois diferentes componentes da máquina falham de maneiras diferentes e apresentam indicadores de falha diferentes. O aumento da vibração e da temperatura pode ser um indicador precoce de falha para equipamentos móveis, enquanto as alterações na pressão e no fluxo podem ser melhores indicadores de falha para sistemas de alimentação de fluidos. Quando os indicadores apropriados forem conhecidos, os sensores correspondentes poderão ser selecionados. Esses sensores transmitirão os dados e permitirão que o controlador, o sistema de supervisão ou a nuvem usem os dados de monitoramento de condições em tempo real com a mesma velocidade com que usam os dados do processo primário de um sensor.   

De acordo com nosso exemplo de aplicação, listamos aqui quatro indicadores que são frequentemente coletados no monitoramento de condições e seus efeitos correspondentes nas máquinas:  

Os indicadores de condição da máquina, como vibração, temperatura, pressão ou fluxo, podem ser detectados por vários sensores. A seleção do sensor ideal depende do equipamento que está sendo monitorado, de outros atributos que estão sendo detectados, da relação orçamento/custo-benefício e da abordagem de manutenção. Em alguns casos, um sensor de monitoramento de condições dedicado e de finalidade única pode ser a escolha certa. Em outros casos, um sensor multifuncional que possa lidar tanto com o monitoramento de condições quanto com tarefas de detecção padrão pode ser uma solução eficiente e econômica. 

Onde preciso dos dados e como eles chegam lá?

Os dados de monitoramento das condições do sensor podem ser coletados e transmitidos de várias maneiras, dependendo de onde forem necessários:

1. Dados que devem estar disponíveis no PLC ou no sistema de controle da máquina
No controle de fabricação e automação, o controlador lógico programável (PLC) é uma ferramenta essencial. Se os dados de monitoramento de condições forem necessários no PLC, uma arquitetura tradicional de controles IO-Link é a melhor abordagem. O PLC já está integrado à máquina e os sensores de monitoramento de condições podem ser conectados ao sistema por meio dos mestres IO-Link. Depois que o código do PLC é modificado, o controlador pode ser usado como um dispositivo multifuncional para processamento da máquina e monitoramento de condições. Além disso, os dados de condição podem ser transmitidos para sistemas de supervisão ou para a nuvem para armazenamento de dados e análise mais profunda.

2. Os dados devem estar disponíveis em um controlador/gateway especializado
Um kit de ferramentas de monitoramento de condições (CMTK) pode coletar e processar dados de sensores como um sistema independente e autônomo que realiza visualização, alarme e análise simples. O CMTK é facilmente adaptado às máquinas instaladas, sem afetar o sistema de controle da máquina existente, e oferece comissionamento plug-and-play do sistema e visualização dos dados. O software é pré-instalado na unidade básica e é usado para definir e monitorar os valores de limite; são enviados avisos quando esses valores são excedidos. E as portas de rede LAN permitem a conexão opcional com outros sistemas e com a nuvem, além do monitoramento remoto de qualquer local.

3. Dados a serem disponibilizados no gateway de borda / nuvem
O maior benefício de um gateway de borda de IIoT é a capacidade de processar e armazenar grandes quantidades de dados rapidamente, permitindo que os aplicativos em tempo real usem esses dados com eficiência. Em geral, um gateway de borda de IIoT fica na extremidade ou na borda da rede e coleta todos os dados do sensor diretamente dos sensores ou do PLC ou controlador especializado. Como haverá uma grande quantidade de dados de todos os sensores da rede, parte da configuração do gateway de borda é filtrar as informações relevantes e importantes e processar essa grande quantidade de dados. O gateway também fornece uma tradução para diferentes redes de comunicação, sejam elas locais ou baseadas na nuvem, de modo que os dados possam ser usados em muitas plataformas de software diferentes.

Kit de ferramentas de monitoramento de condições vs. IO-Link Master

O CMTK Kit de ferramentas de monitoramento de condições) e IO-Link masters são gateways que coletam dados de sensores e os comunicam a controladores de máquinas, sistemas de supervisão ou à nuvem. Um IO-Link Master é uma boa opção para novas instalações que incluem IO-Link ou para quando os dados são necessários no PLC ou no controlador da máquina. O CMTK é uma excelente solução complementar para sistemas que já estão instalados ou quando é difícil alterar a arquitetura de controles existente. Também é uma boa solução quando se deseja ter ferramentas de visualização integradas ou quando os dados são necessários na nuvem. 

Como faço para definir os valores de limite corretos? 

Os limites de alarme devem ser definidos com base na aplicação específica e em quaisquer fatores externos relevantes. Entretanto, há várias maneiras de abordá-los. No exemplo da vibração, você poderia usar sua experiência do passado, discutir com especialistas ou até mesmo usar a ajuda de diretrizes como a norma ISO para vibração. A vibração é uma das métricas mais importantes em relação à saúde das máquinas, fornecendo detecção precoce de possíveis falhas - antes que elas causem danos ou falhas no equipamento. A maioria dos clientes está confusa sobre por onde começar. Eles querem uma linha de base para começar a monitorar as máquinas e depois ajustá-las ao seu caso de uso. 

Uma abordagem é contratar um especialista em vibração para determinar a linha de base e o melhor local para montar o sensor de medição de vibração. A configuração adequada por um especialista pode garantir a obtenção de dados confiáveis e pode acelerar o processo de desenvolvimento de um processo de monitoramento de condições. Você também pode optar por usar tabelas de linha de base padronizadass ISO para determinar suas próprias linhas de base e as melhores posições de montagem para seus sensores. Em geral, as tabelas mostram os diferentes padrões de gravidade para diferentes classes de máquinas. Esses padrões detalham a vibração da linha de base e mostram o melhor local para montar o sensor com base no tipo de máquina. Você pode proceder de forma semelhante para os outros tipos de dados. Ou entre em contato conosco e encontraremos juntos a sua solução. 

Outra abordagem é conversar com colegas, empresas parceiras ou fornecedores de equipamentos para obter a experiência e as recomendações deles, estabelecendo limites para equipamentos e aplicações semelhantes. Essa abordagem pode ser de baixo custo, mas outras máquinas e aplicações podem não ser boas referências para o seu equipamento. 

Além disso, há diretrizes padronizadas de linha de base da ISO, que podem ser usadas para determinar suas próprias linhas de base e as melhores posições de montagem para seus sensores. Para máquinas rotativas industriais de uso geral com potência superior a 15 kW e faixa de velocidade entre 120 r/min e 30.000 r/min, a especificação de vibração ISO 20816-03 é comumente usada. Essas diretrizes são extremamente convenientes e facilitam a definição dos limites na prática. Verifique aqui para obter mais informações sobre o uso das diretrizes ISO com o Balluff Condition Monitor (BCM).

Como posso analisar os dados?

Os dados podem ser processados e analisados de várias maneiras diferentes e a seleção de um gateway pode afetar isso. 

O IO-Link Master faz parte de uma arquitetura tradicional de controles e os sensores são configurados usando as ferramentas de configuração do IO-Link. Os dados do sensor coletados e transmitidos pelo mestre devem ser armazenados e analisados no PLC, no controlador da máquina ou no sistema de supervisão. Com essa abordagem, os usuários do devem criar seus próprios alarmes, visualizações e análises. Há uma variedade de ferramentas de software de terceiros disponíveis para fazer isso, com uma ampla gama de recursos que vão desde a criação de painéis simples até ferramentas sofisticadas de monitoramento de condições e análise preditiva. 

O kit de ferramentas de monitoramento de condições tem funções de análise disponíveis que permitem ao usuário definir valores-limite diretamente por meio da interface do kit de ferramentas. Os avisos podem ser recebidos no painel de controle ou por e-mail, enquanto os alarmes dos sensores podem ser enviados via MQTT. Os dados coletados, que são de sua propriedade, estão disponíveis para processamento adicional, e soluções individuais e ferramentas de análise estão no sistema, incluindo recursos simples de aprendizado de máquina. Os dados de monitoramento de condições também podem ser transmitidos para outros sistemas e analisados em mais detalhes usando software de terceiros. 

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