magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

microchip lidÁllapotadatok gyűjtése és hatékony felhasználása

Az ipari vállalatok gyarapodó hálózati struktúrái számos előnyt jelentenek a karbantartások szempontjából. Napjainkban a szenzorok pontosan mérik a gépek és gyáregységek állapotát, de mindeddig nehezen voltak integrálhatók rugalmas monitoring rendszerekbe. Manapság az üzleti élet szereplői előtt új lehetőségek nyílnak azáltal, hogy élő adatokhoz jutnak a felhőben vagy előre jelezhetik egyedi alkatrészek várható élettartamát. A folyamatot, amely az adatok rögzítését jelenti, állapotmonitorozásnak nevezzük és az Ipar 4.0 alappillérévé vált.

 

A növekvő állapotmonitorozási igények viszonylag könnyen megvalósíthatók a zöldmezős beruházásoknál, hiszen már a kezdetektől fogva integrálták őket a tervekben. A gyakorlatban azonban a karbantartó mérnökök növekvő kihívásokkal néznek szembe, ami a karbantartási feladatok hatékonyságát illeti.

 

Miért van szükség állapotmonitorozási rendszerekre?

  • Csökkenti a meghibásodások kockázatát és a hibák számát.

  • Javítja az ellenőrzések és karbantartási folyamatok hatékonyságát.

  • Lehetőséget ad az új, érzékeny termékek ellenőrzésére.

  • Megfelelőségi igazolást nyújt.

 

Alapesetben két hibaforgatókönyv létezik meglévő rendszerek állapotmonitorozásánál

  • Fontos gépadatok nem állnak rendelkezésre, illetve

  • az állapotadat rögzítve lett, de arról nem szerzett tudomást a karbantartó alkalmazott.

 

turk1

 

Hogyan történik az állapotadatok rögzítése, hogyan fér hozzájuk a karbantartó személyzet, és végső soron hogyan használhatják őket, hogy hasznukra váljanak? Az állapotmonitorozási rendszer megtervezése függ az adott gyáregység műszaki előírásaitól, valamint attól, hogy szükség esetén a felhasználó beavatkozik-e a futó gyártási folyamatokba és vezérlési felületekbe. Az állapotmonitorozás fő feladata a gépi környezetből érkező mérési adatok összegyűjtése, amelyhez a felhasználó többféle megközelítést használhat.

 

turk2

 

Ha egy üzem Turck multiprotokollos terepi buszmodulokat használ, két másik lehetőség áll rendelkezésére, hogy járulékos adatokhoz jusson:

  • Párhuzamos lekérdezéssel Ethernet-en keresztül: Multiprotokoll-os IO modulok párhuzamosan működhetnek különböző Ethernetes protokollok által. Például a szenzor által mért adat elküldésre kerül Profinet-en keresztül a vezérlőbe, míg az aciklikus státuszadatok Modbus TCP-n keresztül egy másik vezérlőbe jutnak. Ebben az esetben az állapotmonitorozás független az adatfolyamtól, és azt nem befolyásolva egy másik csatornán történik.

  • Bővítve a blokk I/O modulok és ezáltal az elosztott intelligencia lehetőségeit: az ARGEE programozói felület lehetőséget kínál arra, hogy kijelölt eszközökről különböző járulékos adatokat küldjünk a vezérlőbe, például a kapcsolási szám vagy határérték-túllépések. Az ARGEE által a standard jelgyűjtők terepi PLC-k lesznek (FLC – Field Logic Controllers), amelyek értesítést küldenek bármilyen határérték túllépése esetén.

 

turk3

A vibrációs- és hőmérsékletszenzort közvetlenül a motorházra szerelhetjük

 

Az adatgyűjtés három fajtája

 

A. Meglévő adatok használata
A terepi eszközök az adatok széles választékát biztosítják a vezérlő számára anélkül, hogy azokat teljes egészében vagy részben egy célzott monitorozási folyamat részeként használták volna. A továbbított adat lehet ciklikus vagy aciklikus, mint például az üzemóra adata. A rendelkezésre álló adatot a PLC elküldheti például egy felhőbe, ami által a gyáregység létrehoz egy úgynevezett „digitális árnyékot”. Hátrány, hogy ez általában beavatkozást feltételez a vezérlőben, kivéve ha a rendszer architektúrája eleve tartalmaz olyan előfeltételeket, mint például a felhő gateway.

 

turk4

Szintellenőrzés alkalmával a rádiós modul az ultrahangos érzékelő által mért értéket továbbítja

 

B. Nem használt, járulékos adatok felhasználása
Az érzékelők sokszor szolgáltatnak irreleváns járulékos adatokat. Az állapotmonitorozás esetén ezen nem használt adatok jelentősége drámaian megnő. Ezért hasznosak lehetnek:

  • A szenzor belső hőmérsékletének ellenőrzésére, annak érdekében, hogy közvetett úton kapjunk visszajelzést a környezeti körülmények nem megfelelő változásairól.

  • Egy ultrahangos érzékelő hangintenzitásának vagy egy fénykapu fényintenzitásának a monitorozására, annak érdekében, hogy előrejelezzék a szenzorház felületének szennyeződését vagy éppen a nem megfelelő irányzást.

  • Egy induktív érzékelő érzékelési távolságának használata során mozgó alkatrészek rongálódásának észlelésére.

  • Egy nyomásérzékelő szenzorban tárolt maximális nyomásérték kiolvasására, annak érdekében, hogy egy présgép meghibásodásáról tudomást szerezzünk.

 

turk5

Hőmérséklet- és páratartalom-adatok akár néhányszáz méterre is továbbíthatók pl.: hűtőházban

 

A járulékos információk tartalma függ a támogatott interfészektől vagy kommunikációs protokolloktól. Az adatokat soros interfészeken vagy analóg módon továbbíthatjuk a kétirányú HART protokollnak megfelelően. Az IO-Link technológia azonban számos előnnyel bír a többrétegű adatcserének köszönhetően.
A felhasználó ciklikus folyamatadatokat küldhet általa, elmentett alkalmazásüzeneteket olvashat ki, vagy eseményvezérelt üzeneteket hívhat meg (értesítések, figyelmeztetések, hibák).

 

C. Egyéb eszközök modernizálása

Egy harmadik megközelítés vonatkozik az olyan gyáregységekre, amelyek struktúrája nem alkalmas sem meglévő, sem járulékos adatok kezelésére, illetve a struktúrák és folyamatok változatlanok maradnak. Ezekben az esetekben az állapotmonitorozási rendszer független egységként kezelendő, és speciális modernizációs eszközök beszerzése ajánlott.

 

Az adatgyűjtés folyamata a szenzorok szintjénél kezdődik – néhány példa állapotmonitorozási feladatra alkalmas eszközökről

  • Vibrációs és hőmérsékletszenzorok motorok monitorozására;

  • ultrahangos szenzorok töltési szintek ellenőrzésére;

  • hőmérséklet- és páratartalom-szenzorok gyáregységek, raktárak vagy vezérlőszekrények felügyeletére;

  • infrahőmérséklet-szenzorok előmelegített öntvények vizsgálatához;

  • fénykapuk a termékek gépen belüli áramlásának ellenőrzésére.

 

Alapvetően két módszer létezik az adatok továbbítására

  • Vezetékes jelátvitel ipari Ethernet vagy soros kommunikáció segítségével, passzív elosztószigetekkel, I/O hubokkal vagy közvetlen kábelezéssel.

  • Vezetéknélküli jelátvitel, adó- és vevőegységgel rendelkező rádiós adattovábbító rendszerekkel, amelyek egyedi hálózatot használnak a megnövekedett biztonsági követelmények érdekében, igény esetén akár elemtáplált kivitelben is. Toronylámpák is rendelkezésre állnak vezetéknélküli kivitelben.

Az installációs idő és az eszközök rugalmas felhasználása fontos szempont ilyen típusú bővítések esetén. Például mágneses felrögzítésű szenzorok bekötése vezetéknélküli csomópontokba további hozzáadott értéket képviselhet.

 

Az adatok felhasználása
A gépi környezetből érkező mérési adatok további feldolgozása az állapotmonitorozási folyamat függvénye. További faktorok, úgymint a gyártóegység mérete, gépi előírások, terméktípusok vagy biztonsági előírások is számításba jönnek. Szükséges még különbséget tenni valósidejű reakciók és később analizálandó feladatok között. Amíg tehát egy minimális megoldás (pl.: helyi vészjelzéssel) elégséges lehet az egyik cég számára, addig egy felhőmegoldás sokkal megfelelőbb lehet egy másik cég részére.

 

Az állapotadatok lehetséges felhasználási módjai három lépésben

  • Kijelzés és tárolás: valósidejű monitorozás és riportolás.

  • Célzott kiértékelés: a felhasználó meghatározott hőmérséklet- és páratartalom-adatokat definiálhat és határérték-figyelést irányozhat elő.

  • Kiértékelésfüggő beavatkozás: vészjelzések, SMS vagy e-mail értesítések, illetve karbantartási naplóbejegyzés.

 

A vezérlési utasítások, valamint a mérési adatok kiértékelése és megjelenítése különböző helyeken és változatos eszközök felhasználásával történhet

  • Helyszínen: jelzőfények által (akár hallható vészjelzésekkel), monitorokon vagy terepi buszmodulokon (elosztott intelligencia).

  • Központilag: vezérlőfunkciós HMI a vezérlőteremben, PLC-vel vagy a gateway által.

  • Belső céges hálózat: az adat továbbításra kerül vezérlő vagy vezérlőfunkciós HMI által. A felhasználó továbbíthatja adatait saját automatizálási rendszerébe, és megjelenítheti azokat vagy meghatározhatja a riportolási gyakoriságot.

  • Webalapú felhő: adattovábbítás és lehetséges elő-kiértékelés egy belső hálózatot vagy internetet elérő gateway segítségével, egyedi műszerfal a felhőben vagy mindegyik eszközön, beleértve a historikus trendek rögzítését és SMS vagy e-mail üzenetek küldését. A felhő üzemeltethető saját céges szerveren (a helyszínen) – ha szükséges – ebben az esetben nincs szükség internetes csatlakozásra. Alternatív lehetőségként a gateway titkosítva elküldi az adatokat egy „nyilvános felhőbe”, ami lehetővé teszi adatok lekérdezését bármikor és bárhol egy aktív internetes kapcsolat segítségével. 

turk6

Állapotadatok helyi felhasználása: szenzorok, vibráció, hőmérséklet, páratartalom és távolság mérésére. A mérési adatok egy HMI-be küldhetők vezetékes vagy vezetéknélküli hálózaton keresztül, onnan céges hálózatba vagy egyéb automatizálási környezetbe integrálhatók

 

turk7

Felhőalapú állapotmonitorozás: egy mobil kommunikációra alkalmas gateway titkosított formában elküldi a szenzoradatokat a terepről egyenesen a felhőbe. Ez lehetővé teszi a karbantartó mérnökök számára, hogy bármikor információkat kérhessenek le okostelefonról vagy tabletről

 

Jövőkép

A jövő állapotmonitorozása szoros kapcsolatban van a prediktív karbantartással. A megnövekedett szoftver- és hardvermegoldások igénye megelőzési okokra vezethető vissza. Távoli lekérdezések és automatizálások segítséget nyújtanak abban, hogy a karbantartási folyamatok költséghatékonyabbak legyenek. Megjegyezzük, hogy az állapotmonitorozási rendszerek egyszerű integrálása fontos tényező marad a kis- és középvállalatok számára.

 

Egyetlen forrásból

A Turck a világ egyik vezető automatizálási cégeként az állapotmonitorozási igények széles spektrumát szolgálja ki, legyenek azok szenzorok, terepi buszelemek, HMI vagy felhőmegoldások. Köszönhetően az amerikai székhelyű automatizálási partnerüknek, a Banner Engineering-nek, ez a termékportfólió kibővül optoelektronikai eszközökkel és rádiótechnológiás rendszerekkel. 2018-ban a Turck elindította saját felhőszolgáltatását, ezáltal teljessé téve szenzor-felhő alkalmazásait titkosított kommunikációval.

 

Szerző: Dr. Bernhard Grimm – director vertical marketing

 

Turck Hungary Kft.
1023 Budapest, Árpád fejedelem útja 26-28.
Tel.: +36 1 770 80 20
E-mail: hungary@turck.com
www.turck.hu