La tecnologia di manutenzione predittiva (PdM) che utilizza l'analisi dei dati e l'apprendimento automatico (ML) svolge un ruolo cruciale nell'industria 4.0, in quanto consente una gestione proattiva dei dispositivi, l'ottimizzazione dell'efficienza, la pianificazione della manutenzione e la riduzione al minimo dei tempi di inattività, garantendo una maggiore sostenibilità.La raccolta tempestiva e accurata dei dati è la chiave per implementare con successo il PdM.
L'alimentazione può monitorare la tensione continua (VDC) e la corrente (IDC), la corrente di picco (IPEAK), il tempo di funzionamento e il tempo di sostituzione.È necessario utilizzare un monitor dello stato del motore per monitorare parametri quali le vibrazioni, temperatura, corrente e resistenza dell'isolamento (errore di terra).
Molti dispositivi come pannelli di controllo ad alta tensione, trasformatori di potenza, apparecchiature idrauliche, motori e cuscinetti, cambio, ecc. richiedono dispositivi di monitoraggio dello stato termico,e tutte queste fonti di energia, motori e dispositivi di monitoraggio termico devono inviare i dati tramite la tecnologia di connessione Ethernet/IP o Modbus TCP per l'analisi in tempo reale.
Questo articolo presenta brevemente il PdM e i suoi numerosi vantaggi, nonché le modalità di integrazione nell'architettura del sistema Industry 4.0.approfondire i numerosi dispositivi e software PdM forniti da OmronInfine, esplorare come utilizzare l'intelligenza artificiale (AI) per ottimizzare le prestazioni PdM.
Il PdM è uno dei tre metodi per la manutenzione delle attrezzature e delle strutture.Questo approccio si colloca tra la manutenzione reattiva e la manutenzione preventiva (figura 1)Una considerazione fondamentale per la scelta tra queste tre opzioni è quella di bilanciare l'importanza relativa tra costi ambientali e costi commerciali.
La PdM è una combinazione di manutenzione reattiva e manutenzione preventiva.
Figura 1: la PdM si colloca tra la manutenzione reattiva e la manutenzione preventiva, bilanciando i fattori aziendali e ambientali (fonte dell'immagine: Omron).
La manutenzione reattiva consiste nell'affrontare i guasti dopo la loro comparsa, il che aumenta i costi ambientali e commerciali.La manutenzione preventiva identifica i guasti imminenti attraverso regolari ispezioni manuali, dando la priorità ai costi ambientali più bassi, ma ciò può comportare tempi di fermo prolungati delle apparecchiature e spese aziendali eccessive.Questo metodo di manutenzione è considerato un'altra forma di manutenzione reattiva, guidati da piani predeterminati e soggettivi piuttosto che da guasti diretti dell'attrezzatura.
L'emergere di sensori avanzati e di strumenti di IA e ML ha spinto lo sviluppo della tecnologia PdM. Questa tecnologia può utilizzare mezzi tecnologici per bilanciare i costi ambientali e commerciali.
Flessibilità e scalabilità
La tecnologia PdM non è una soluzione unica per tutti. La tecnologia PdM ha scalabilità e flessibilità, adatta per il monitoraggio centralizzato di singole apparecchiature critiche, più apparecchiature,o l'intero impiantoIn questo modo, le imprese possono iniziare a implementare il PdM su piccola scala e espandersi gradualmente, riducendo al minimo gli arresti di produzione causati dal retrofitting delle strutture esistenti.
La soluzione tecnologica scalabile è realizzata attraverso la compatibilità con più componenti, tra cui sensori, unità di monitoraggio,e controller che possono essere estesi e accessibili in base ai requisitiL'uso di protocolli di comunicazione industriali quali Ethernet/IP e Modbus TCP semplifica l'integrazione con i sistemi esistenti e supporta molteplici funzionalità avanzate.come il monitoraggio remoto simultaneo di più dispositivi.
Utilizzare software scalabile corrispondente per l'analisi dei dati e gestire le attrezzature da diverse posizioni nel centro di controllo centralizzato dell'ufficio o nel sito del laboratorio.
Queste soluzioni possono essere integrate con le attrezzature esistenti senza necessità di riparazioni importanti, migliorando la flessibilità.come alimenti e bevande, automotive, produzione di apparecchiature mediche, semiconduttori ed elettronica, militari e aerospaziali, logistica e magazzinaggio, ecc.
Questa flessibilità è supportata da un'ampia gamma di dispositivi PdM, che coprono soluzioni multidimensionali quali il monitoraggio della potenza, le condizioni di funzionamento del motore (corrente, vibrazione, temperatura,resistenza all'isolamento)Inoltre, i blocchi di funzioni software standard (FB) possono essere utilizzati per la raccolta, la comunicazione, l'elaborazione e l'analisi dei dati.Impostazione di allarmi e invio di notifiche, registrazione e reporting dei dati, nonché implementazione di analisi PdM personalizzate basate su AI e ML.
I monitor statali sostituiscono i semplici sensori
L'uso di monitor di stato invece di semplici sensori per monitorare le prestazioni del dispositivo e ottenere una manutenzione proattiva è una differenza chiave tra PdM e altri metodi.sono installati anche monitor di stato insieme ai dispositivi monitorati.
Tuttavia, i sensori possono essere distribuiti attraverso protocolli relativamente semplici come IO Link, mentre i monitor di stato richiedono tecnologie di connessione più complesse come EtherNet / IP o Modbus TCP.I monitor di stato possono eseguire l'elaborazione dei dati locali e in genere visualizzare stati che in genere non sono correlati ai sensori.
Attraverso uno o più hub di comunicazione, il monitor di stato può essere collegato a dispositivi di livello superiore, come le interfacce uomo-macchina (HMI) che consentono la visualizzazione centralizzata dei dati,o ai controller logici programmabili (PLC) o ai sistemi di monitoraggio centralizzati con strumenti di analisi dei dati più completi (comprese l'IA e l'ML) (figura 2).
Suite di soluzioni Omron PdM che può essere distribuita separatamente (clicca per ingrandire)
Figura 2: la suite di soluzioni PdM di Omron può essere implementata separatamente, iniziando con il monitoraggio su piccola scala di asset critici e estendendosi gradualmente a tutto il sito produttivo o logistico,fornire una soluzione completa(Fonte immagine: Omron)
Esplora profondamente
Omron offre una gamma di dispositivi e software PdM. Ad esempio, l'alimentazione intelligente connessa a Ethernet S8VK-X può misurare più parametri di prestazione,compresi Vout e Iout per il monitoraggio del consumo energetico, nonché IPEAK per la determinazione delle condizioni di sovraccarico.
Questo tipo di alimentazione può misurare il tempo di funzionamento effettivo. Questo tipo di alimentazione utilizza anche l'equazione di Arrhenius per stimare la durata residua dei condensatori elettrolitici,che indica che per ogni aumento di 10 °C della temperatura del condensatore, la sua durata è approssimativamente dimezzata.i risultati previsti sono in ultima analisi visualizzati sotto forma di anni rimanenti o percentuale di durata.
La potenza nominale dell'alimentazione S8VK-X è da 30 W a 480 W, con tensioni di uscita di 5 VDC, 12 VDC e 24 VDC.come l'alimentazione S8VK-X48024A-EIP, che ha una tensione nominale di 24 VDC e una potenza di 480 W; o modelli senza display integrati, come l'alimentazione S8VK-X03005-EIP, che ha una tensione nominale di 5 VDC e una potenza di 30 W.
Il monitoraggio dello stato del motore è un aspetto importante della tecnologia PdM e il monitor di manutenzione del motore K6CM di Omron è adatto a tutti i tipi di pompe per l'acqua, nonché ai motori in HVAC, agricoltura,le scale mobili, e la maggior parte delle altre applicazioni motorie.
Il monitor di manutenzione del motore può essere utilizzato per monitorare vibrazione e temperatura, resistenza di isolamento e corrente del motore.esistono modelli adatti a sorgenti di alimentazione a ingresso trifase da 100 V a 240 VAC, 24 VAC o 24 VDC.
K6CM-VBMD-EIP è in grado di monitorare le vibrazioni e la temperatura tramite una tensione di 24 VAC/VDC.con un'unità di controllo di velocità superiore a 20 V,.
The combination of K6CM-ISMD-EIP and K6CM-ISZBI52 zero current transformer (ZCT) and insulation resistance conversion (IRT) sensor operating at 24 VAC or 24 VDC voltage can monitor the health status of insulation resistanceLa funzione ZCT è utilizzata per misurare la corrente di perdita nei circuiti motori trifase, mentre la funzione IRT è utilizzata per misurare la resistenza di isolamento tra avvolgimenti del motore e terra.
The combination of K6CM-CIMA-EIP with a working voltage of 100 VAC to 240 VAC and K6CM-CICB400 current sensor with a rated current of 400 A can also detect the motor status of three-phase induction motorsSi possono utilizzare anche altri modelli di sensori di corrente con una portata di corrente da 5 A a 600 A.
Questi monitor usano la tecnologia diagnostica completa di Omron.che può rilevare condizioni anormali come le sacche d'aria o l'inquinamento atmosferico quantificando la deviazione tra l'onda sinusale ideale e la forma d'onda di corrente misurataAnalizzando le componenti di frequenza della forma d'onda di corrente misurata, si possono quantificare deviazioni, squilibri di carico o adesione di oggetti estranei.
Il sistema di monitoraggio dello stato termico K6PM può essere utilizzato per implementare la tecnologia PdM su varie apparecchiature industriali, quali pannelli di controllo ad alta tensione, trasformatori, apparecchiature idrauliche, data center,cuscinettiIl sistema comprende il regolatore di imaging termico K6PM-THS3232 e il sensore infrarosso (IR) di imaging termico K6PM-THMD-EIP, in grado di monitorare le temperature da 0 °C a +200 °C.
Un controllore di stato termico K6PM può monitorare fino a 31 sensori IR.Il software supporta anche soglie di allarme definite dall'utente.