Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Inteligentne urządzenia w diagnostyce maszyn i urządzeń

-- środa, 08 listopad 2017

Zastosowanie narzędzi diagnostycznych do sprawdzania każdego komponentu procesu, który uległ nieoczekiwanemu zatrzymaniu, jest czasochłonne i trudne. Wykorzystanie inteligentnych urządzeń w połączeniu z przechowywaniem i analizą danych w chmurze umożliwia szybki dostęp do właściwych informacji oraz znacznie upraszcza procedury utrzymania ruchu.

Gdy proces produkcyjny zostaje niespodziewanie zatrzymany, zadaniem technika zakładowego jest szybkie znalezienie przyczyny i rozwiązanie problemu. Zadanie nie jest proste, ponieważ najczęściej nikt nie wie, co w rzeczywistości zaszło. Technik musi sprawdzić sprzęt w sposób systematyczny. Może też przywrócić proces w nadziei, że błąd już nie wystąpi. Trzeba jednak pamiętać, że w skład procesu wchodzi wiele komponentów. Stosowanie narzędzi diagnostycznych do każdego z nich z osobna jest czasochłonne, a technik w danej chwili jest w stanie poświęcić uwagę jedynie jednemu podzespołowi.

Dostępne obecnie nowoczesne technologie Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industrial Internet of

Error. Page cannot be displayed. Please contact your service provider for more details. (32)

Things – IIoT) wraz z bezprzewodowymi, inteligentnymi urządzeniami mogą w takiej sytuacji okazać się pomocne. Dają one technikom szybki dostęp do właściwych informacji, dzięki czemu mogą szybko określić, w jakich podzespołach nie trzeba szukać usterki, co pozwoli ograniczyć czas przeznaczony na rozwiązanie problemu. Ponadto inteligentne, połączone ze sobą urządzenia mogą dostarczać dane np. o swoich parametrach roboczych w czasie rzeczywistym podczas wznowienia procesu. 

Do niedawna te cenne dane diagnostyczne były niedostępne lub pozyskanie ich było utrudnione pod względem finansowym. Jest to bardzo istotna kwestia, ponieważ budżet działu utrzymania ruchu znajduje się często pod dużą presją, zwłaszcza że najzdolniejsi i najbardziej doświadczeni technicy i inżynierowie są bliscy przejścia na emeryturę lub już się na niej znajdują. Ci, którzy zajmą ich miejsca, mogą znać najnowsze narzędzia programowe, lecz będzie im brakować wiedzy, by w jak najlepszy sposób zdiagnozować uszkodzoną albo zużytą pompę lub silnik. W tej sytuacji technologie IIoT będą stanowić wsparcie w rozwiązywaniu problemów.

Cel łączenia

Powszechnie wiadomo, że we współczesnych aplikacjach przemysłowych technologie operacyjne (OT) i informatyczne (IT) przenikają się ze sobą. Widać to wyraźnie na przykładzie narzędzi używanych obecnie w fabrykach. Dla ludzi zajmujących się działaniami operacyjnymi – a wielu z nich pracuje na swoich stanowiskach nawet od 30 lat – podstawowymi narzędziami są woltomierz, amperomierz i oscyloskop. Osoby te mają dostateczne umiejętności i kwalifikacje, by bezpiecznie pracować na działającym panelu.

Z drugiej strony młodsze osoby, z wykształceniem w zakresie IT, działają zwykle w trybie polegającym na wpięciu kabla Ethernet do odpowiednich sterowników czy modułów monitorujących lub użyciu smartfona do przeglądania istotnych danych procesowych. Zwykle nie czują się oni komfortowo, pracując bezpośrednio ze sprzętem, nie mają też doświadczenia w wykorzystaniu narzędzi używanych przez poprzednie generacje pracowników. Jednakże trendy pokazują, że ci właśnie ludzie będą odpowiedzialni za utrzymanie produkcji w przyszłości. 

Monitorowanie bezprzewodowe jest użyteczne, jednak prawdziwe korzyści przyniesie dopiero wtedy, gdy zostanie zintegrowane z systemem zarządzania zasobami. Z drugiej strony podłączenie urządzenia inteligentnego do systemu zarządzania zasobami może stanowić wyzwanie, ponieważ dane lokalizujące dla danego komponentu lub czujnika wymagają przejścia przez odpowiedni, dedykowany terminal. Przy rozwiązywaniu problemów lepiej jest, gdy dostęp do systemu jest zapewniony już z poziomu fabryki, bez potrzeby podłączania się do określonej stacji roboczej.

Przykładowym urządzeniem, które jest użyteczne bez podłączenia go do stacji roboczej systemu zarządzania, jest przekaźnik zabezpieczający silnik. Monitoruje on pracę, wykrywając nieprawidłowości, takie jak: przeciążenie, zbyt małe obciążenie, niedostateczna wartość prądu i napięcia, skoki prądu, utrata fazy, odwrócenie fazy, zbyt wysokie napięcie, niedostatecznie wysokie napięcie, niezbalansowane napięcie, błąd kontaktora, awaria uziemienia i przekroczenie dopuszczalnej temperatury silnika. Większość przekaźników zabezpieczających ma przyłącze sieciowe, co pozwala na współpracę z sieciami Modbus, DeviceNet, Profibus, Ethernet lub innymi standardami.

Łączność bezprzewodowa krótkiego zasięgu pozwala technikom pracującym w zakładzie na dostęp do właściwych informacji, włącznie z historią usterek, np. z przekaźnika zabezpieczającego silnik. Technicy mają również dostęp – przy użyciu swoich smartfonów – do zgromadzonych w chmurze danych, z dokumentacją techniczną włącznie.

Kontekst informacji

Podobnie jak IIoT, koncepcja Big Data jest bardzo użyteczna w aplikacjach przemysłowych i odzwierciedla rosnącą potęgę technologii informatycznych w tego typu zastosowaniach. To dzięki nim trafne jest stwierdzenie, że wiele danych na temat procesu, które już są pozyskiwane lub mogą być w łatwy sposób wygenerowane, teraz można wykorzystać naprawdę niewielkim kosztem.

Jednakże dane te nie będą zbyt przydatne technikom, jeżeli nie zostaną właściwie przefiltrowane i użyte ze znajomością ich kontekstu. Bez wsparcia narzędzi analityki danych technik może spędzić godziny lub nawet dni na przesiewaniu odczytów w celu znalezienia anomalii. Jest to marnotrawstwo energii i działa deprymująco, zwłaszcza na osoby kreatywne. Osoba odpowiedzialna za serwis potrzebuje danych dotyczących określonego zdarzenia, nie całości procesu.

Posłużmy się przykładem awarii energetycznej. Pierwszym krokiem w poszukiwaniu rozwiązania było podpięcie do systemu miernika. Raz na minutę drukował on zestaw napięć. Firma odpowiedzialna za dostawę energii sczytywała wartości przez kilka dni. W końcu jej przedstawiciel stwierdził: „Cóż, według nas wszystko wygląda poprawnie. Proszę – oto dane na papierze. Nie widzimy w nich nic niepokojącego”.

Tym, czego dowodzi owa sterta wydrukowanych danych, jest fakt, że w czasie pomiarów i tworzenia tych wydruków wszystko funkcjonowało normalnie. Jeden lub dwa odczyty, które warto by było poznać, zostaną odkryte dopiero po jakimś czasie.

Przechowywanie danych w chmurze może być wygodniejsze i zapewnić lepszą produktywność, jednak zapisy cyfrowe są często tak samo źle wykorzystywane, jak wydruki papierowe. Trzeba być bardzo dokładnym w tym, co się zapisuje, a nie tylko zachowywać wszystko, co można zachować, nawet gdy jest na to miejsce i nie jest to kosztowne. Za wszystkimi działaniami musi kryć się cel. Trzeba mieć też zdolność do szybkiego i łatwego pozyskiwania danych i ich użycia.

Bliższe spojrzenie 

Wróćmy do poprzedniego przykładu. Gdy pompa czynnika chłodzącego przestaje funkcjonować, operator informuje elektryka z działu utrzymania ruchu, że „pompa numer dwa wyłączyła się już drugi raz, zrestartowałem ją, a ona znów się wyłączyła. Musisz tu przyjść i znaleźć źródło problemu. Zatrzymujemy proces”. Gdy elektryk podchodzi do sprzętu, nie ma pojęcia o tym, co się stało. Wie tylko, że sprzęt odmówił posłuszeństwa, został zrestartowany, po czym uległ awarii ponownie. Sytuację mógł spowodować problem z zasilaniem, przepalony bezpiecznik, uszkodzony układ rozruchowy, nieprawidłowo dobrany silnik lub łożyska, awaria silnika lub inna przyczyna. 

Pompa ma pewne zabezpieczenie elektryczne na wypadek przeciążenia lub inteligentny przekaźnik zabezpieczający. Jeśli przekaźnik ten jest wyposażony w wyświetlacz lub jeśli szafa sterująca ma okienko z wyświetlaczem, może to pomóc w znalezieniu przyczyny problemu. Niestety, tylko kilka paneli ma taką funkcję, a większość przekaźników bezpieczeństwa występuje w wersji bez wyświetlacza. Proste zabezpieczenia przed przegrzaniem nie mają wyświetlacza w ogóle. 

Z powodu braku konkretnych informacji elektryk bierze ze sobą wszystkie potrzebne narzędzia – woltomierz, amperomierz i inne. Dokonuje pomiarów z zastosowaniem właściwych środków bezpieczeństwa, odpowiednich dla stopnia zagrożenia, w zależności od informacji o ryzyku znajdującej się na panelu. W końcu przestawia przełącznik na panelu na pozycję „off” i przystępuje do otwarcia panelu. Następnie ponownie uruchamia otwarty panel i restartuje przekaźnik. Jeżeli przekaźnik ma wyświetlacz, elektryk może nacisnąć przycisk „reset”, by przywołać kod ostatniej usterki. Jeśli przekaźnik ma port sieciowy, możliwe jest wpięcie go do komputera lub tabletu i pozyskanie tej samej informacji.

Elektryk ponownie uruchamia silnik, urządzenie pracuje przez kilka sekund i znów się zatrzymuje. Elektryk podłącza jednofazowy amperomierz do pierwszej fazy i restartuje system. Uznając wartość prądu za normalną, elektryk sprawdza następną fazę i kontynuuje czynność aż do momentu znalezienia fazy wadliwej. Sprawdza przewody i znajduje wadliwy. Zagadka zostaje rozwiązana, lecz zajmuje to sporo czasu.

Korzyści z zastosowania IIoT

Co się stanie, gdy zaistnieje podobny problem, lecz przekaźnik zabezpieczający silnik będzie urządzeniem inteligentnym podłączonym do sieci bezprzewodowej? Sytuacja będzie wyglądać inaczej. Elektryk podejdzie do panelu, jednak nie wyłączy jego zasilania i nie otworzy go. Zamiast tego wyjmie smartfon, włączy aplikację i połączy się przez Bluetooth z przekaźnikiem zabezpieczającym napęd pompy. Historia usterek wskaże np., że urządzenie przerwało ostatnio pracę dwa razy, co świadczy o problemie ze stykiem. Elektryk przejrzy pozostałe informacje i zobaczy, że podczas awarii jedną z faz cechuje wartość równa 0 A. Kliknięcie w ekran z informacjami pozwoli wyświetlić komunikat „problem ze stykiem”, oznaczający, że wartość napięcia jest w normie, lecz brak jest jednej fazy. Lista potencjalnych usterek to: wadliwy przewód, układ rozruchu silnika lub przewody silnika.

W tym punkcie elektryk wyłączy panel. Wkładanie odzieży ochronnej i stosowanie środków bezpieczeństwa będzie zbędne, ponieważ elektryk nie będzie pracował na włączonym panelu. Szybka inspekcja wewnątrz panelu nie wykaże żadnych oczywistych nieprawidłowości, więc następnym etapem będzie sprawdzenie przewodów silnika pompy. Otwarcie pokrywy ukaże przebarwione jedno z przyłączy silnika, co oznacza uszkodzenie na skutek temperatury. Po naprawie przyłącza elektryk zamknie pokrywę i cały panel. W ten sposób problem zostanie rozwiązany.

Przekaźnik bezpieczeństwa zapobiega uszkodzeniom silnika. Do zdiagnozowania problemu nie jest wymagane użycie narzędzi diagnostycznych czy praca na włączonym panelu. Elektryk rozwiązuje problem szybko i bez użycia jakichkolwiek narzędzi – poza smartfonem oraz śrubokrętem do otwarcia pokrywy przyłączy.

Inteligentny przekaźnik zabezpieczający z nadajnikiem Bluetooth pozwala wyeliminować większość pracy i czasu potrzebnych do rozwiązania problemu. Nie trzeba sprawdzać bezpieczników, ponieważ zapis z awarii pokazuje, że to nie one są jej przyczyną. Nie ma również wskazań świadczących o przeciążeniu, jak w przypadku zużytych łożysk lub awarii silnika. Elektryk nie musi dokonywać inspekcji silnika i pompy w poszukiwaniu usterki mechanicznej. Wina nie leży po stronie systemu dystrybucji energii, więc nie ma konieczności użycia woltomierza.

Trzy z możliwych pięciu problemów zostaną wyeliminowane dzięki bezpośredniemu dostępowi do zapisanych danych na temat awarii. Kluczem jest szybkie dotarcie do nich, i to bez potrzeby użycia instrukcji przekaźnika, ponieważ informacja jest łatwo dostępna dzięki aplikacji na smartfonie – wyświetla niezbędną część instrukcji obsługi wraz z opisem usterki i jej możliwymi przyczynami.

WiFi vs Bluetooth 

Technologia WiFi – najczęściej wybierana spośród rozwiązań bezprzewodowych – w przypadku diagnostyki nie jest tak dobrym wyborem jak Bluetooth. WiFi ma bowiem zbyt duży zasięg, co rodzi obawę o bezpieczeństwo. Inteligentne przekaźniki przeciążeniowe użyte w przedstawionym przykładzie wykorzystują technologie Bluetooth 4.0. Bluetooth low energy (BLE lub Bluetooth smart) Class 2, powinien mieć zasięg ok. 20 metrów na otwartej przestrzeni oraz 510 metrów w przypadku jego instalacji w zamkniętej obudowie metalowej. Umożliwia to elektrykowi lub technikowi komunikację z przekaźnikiem, gdy znajdują się przy silniku, ale nie odbieranie bardziej oddalonych zakłóceń. Ponadto przekaźnik i aplikacja dostępna na smartfonie wymagają użycia tego samego kodu parującego i hasła w celu wprowadzenia zmian.

Słowo końcowe

W utrzymaniu ruchu oczekiwania związane z wdrożeniem technologii IIoT są bardzo duże, lecz jej możliwości nie zostaną w pełni wykorzystane, jeśli łączność pomiędzy urządzeniami będzie realizowana przez standardowo funkcjonujący Ethernet1 lub inne sieci przewodowe albo jeśli wykorzystane zostaną sieci bezprzewodowe z niedostateczną liczbą zabezpieczeń. Wykorzystanie technologii Bluetooth z niewielkim zasięgiem sygnału wraz z gromadzeniem danych w chmurze powinno znacznie uprościć konserwację urządzeń elektrycznych. 

1  Zob. artykuł U. Mudoi, „Rola sieci Ethernet w Przemysłowym Internecie Rzeczy", na s. 16–17.

Autor: Kip Larson jest dyrektorem ds. technologii produktu w firmie Littlefuse. Ma ponad 30-letnie doświadczenie w konstruowaniu i wdrażaniu rozwiązań z dziedziny elektroniki przemysłowej. 

Tekst pochodzi ze specjalnego wydania “Fabryka 4.0“. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.


Przeczytaj także

Wywiad: Fabryka Toyoty w Jelczu-Laskowicach
Fabryka Toyoty w Jelczu-Laskowicach Zakład nominowany w konkursie Fabryka Roku 2017 Fabryka Toyoty w Jelczu-Laskowicach to nowoczesny zakład produkujący silniki spełniające najbardziej... więcej »
Nowe koncepcje komunikacji w systemach sterowania z technologią IIoT w przemyśle przetwórczym
Cyfryzacja może zaoferować różnym gałęziom przemysłu przetwórczego poprawę w zakresie optymalizacji procesów i wydajność fabryk. Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) wnosi do zakładów przemysłowych:... więcej »
Najlepsi w zarządzaniu największym kapitałem firmy
Wzorcowe zarządzanie zasobami ludzkimi oraz znaczący wpływ na rozwój gospodarczy regionu i kraju – to główne przesłanki wyboru TOP 10 Pracodawców Polski i TOP 5 Pracodawców Województwa Śląskiego.... więcej »
Optymalizacja odchyleń dzięki ACOPOS P3
Na tegorocznej konferencji i wystawie WindEurope firma B&R przedstawi serwonapęd ACOPOS P3 w zastosowaniu dla optymalizowania kontroli azymutu. Rozwiązanie to zmniejsza zużycie wynikające ze... więcej »
V edycja Spotkania Integratorów KUKA
Już 22 listopada odbędzie się V edycja Spotkania Integratorów KUKA. W roli głównej innowacyjny KMR iiwa, czyli System mobilnych robotów KUKA oraz niezawodny LBR iiwa! Dwie ścieżki tematyczne,... więcej »
ABB członkiem Polskiego Komitetu Światowej Rady Energetyki
ABB została włączona do Polskiego Komitetu Światowej Rady Energetyki, który wspiera rozwój i pokojowe wykorzystanie zasobów energetycznych świata. Wartości reprezentowane zarówno przez Polski... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

Fabryka Roku 2017
2017-11-23 - 2017-11-23
Miejsce: Warszawa
Targi EUROTOOL
2017-11-28 - 2017-11-30
Miejsce: Kraków
Targi FASTENER POLAND
2017-11-28 - 2017-11-30
Miejsce: Kraków
INTRALOMAG II Targi Logistyki Magazynowe
2017-11-29 - 2017-11-30
Miejsce: Łódź
Targi RENEXPO® INTERHYDRO
2017-11-29 - 2017-11-30
Miejsce: Salzburg
Top Industry Summit 2017
2017-11-29 - 2017-11-29
Miejsce: Warszawa

Katalog

UNILIFT Sp. z o.o. sp.k.
UNILIFT Sp. z o.o. sp.k.
Ołowiana 16
85-461 Bydgoszcz
tel. +48 52 581 05 15

Indusoft Polska Sp. z o.o.
Indusoft Polska Sp. z o.o.
St. Kunickiego 10A/II
54-514 WROCŁAW
tel. 071-7890881

zobacz wszystkie




SONDA


tak
nie
nie wiem


Wydania specjalne


Profesjonalne Tłumaczenia Techniczne
O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce