Przemysłowy IoT: monitorowanie wycieków sprężonego powietrza

345

Dlaczego chcemy mierzyć zużycie powietrza na poszczególnych maszynach? Z danych, które otrzymuję z firm oraz na podstawie wewnętrznych informacji ifm wynika, że straty wynikające z nieszczelności instalacji mogą się wahać od 20% do 40%. Co w przeliczeniu na koszty pobieranej energii elektrycznej w skali roku dla kompresora o mocy 200kW może wynieść grubo ponad 100 tys. złotych, nie licząc kosztów utrzymania i serwisowania.

Ponadto rośnie zainteresowanie firm pod kątem informacji w którym miejscu (na jakiej maszynie) dochodzi do wycieków powietrza. Druga sprawa to poprzez zbieranie danych możemy porównywać pracę poszczególnych urządzeń pod kątem innych nieprawidłowości (np. efektywności procesu).

Poniżej link do mojego artykułu na temat kosztów strat związanych z monitorowaniem sprężonego powietrza:

Sprężone powietrze w fabrykach – kosztowe bizancjum

Pomiar przepływu powietrza

Od wielu lat przepływomierze ifm serii SDxxx (pomiar kalorymetryczny) stały się standardem w monitorowaniu sprężonego powietrza w różnych gałęziach przemysłu. Cena, niezawodność i co najbardziej istotne powtarzalność w długim okresie czasu to istotne cechy tego produktu.

Niemniej jak to się ma obecnie do przemysłowego IoT?

Obecnie produkowane przepływomierze to tak naprawdę zminiaturyzowane komputery. Aby można było mówić o IoT urządzenie takie musi być identyfikowalne i umożliwiać wymianę danych.

Weźmy pod lupę przepływomierz SD5500:

https://www.ifm.com/pl/pl/product/SD5500

  • mierzy przepływ, temperaturę, ciśnienie i co ciekawe zużycie sumaryczne w jednostce czasu (tzw. totalizer).
Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Przy klasycznym podłączeniu do sterownika PLC (nie IoT) poprzez we/wy możemy mieć do dyspozycji tylko kilka wybranych powyższych wartości. IO-Link umożliwi nam dostęp do wszystkich danych lecz i tak wymaga to odpowiedniego przeprogramowania sterownika PLC.

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Oprócz sprężonego powietrza możemy mierzyć również: hel, argon, CO2, N2

Monitorowanie sprężonego powietrza z wielu źródeł na fabryce

W poprzednich moich artykułach pisałem o potrzebie zdefiniowania celu jaki sobie stawiamy przy monitorowaniu np. wycieków sprężonego powietrza, jeśli podłączenie do sterownika PLC jest wystarczające to na tym można poprzestać.

Niemniej jeśli interesuje nas pomiar na wszystkich urządzeniach na fabryce i chcemy być niezależni od rodzaju zastosowanego sterownika (układu sterowania) na maszynie to poniższe informacje mogą być przydatne.

Skutecznym sposobem jest zastosowanie modułów IO-Link posiadających możliwość wysyłania danych zarówno do sterownika PLC (jeśli jest to pożądane) oraz do systemów it (celem np. zbierania danych).

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Połączenie Y w dalszym ciągu zapewnia przesyłanie danych do sterownika PLC oraz niezależną komunikację z infrastrukturą IT (parametryzacja, zbieranie danych).

Przykład z prawdziwej instalacji

Na poniższym przebiegu mamy historię zużycia powietrza na maszynie. Żółta linia jest to bieżący przepływ (m3/h), niebieska linia to jest sumaryczne (m3) zużycie w przeciągu 24h.

Dane z SD5500 z pominięciem sterownika PLC trafiają bezpośrednio do platformy LR Smartobserver.

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Jakie możemy mieć wnioski na podstawie powyższego wykresu?

Sama analiza przepływu niewiele nam mówi (żółty przebieg). Na podstawie przebiegu w kształcie piły (niebieski przebieg) widzimy w jakim zakresie maszyna zużywa powietrze – jeden okres to jeden dzień. Mając takie informacje wystarczy ustawić poziom alarmowy na poziomie 18m3. Jeśli na maszynie nastąpi przekroczenie (wyciek powietrza), możemy dostać powiadomienie: alarm, sms, komunikat. Na tej podstawie podjąć dalsze działania.

Przy takim ustawieniu wystarczy przesyłać dane z czujnika co 50 sekund (lub rzadziej) przy zachowaniu pełnej funkcjonalności – detekcji wycieków. Oszczędzając przepustowość łącz i miejsce w bazie danych.

Klasyczna metoda poprzez sterownik PLC jest również możliwa niemniej wymaga jego przeprogramowania.

Monitorowanie zużycia sprężonego powietrza to jeden z obszarów maszyny, którym się zajmuję. Możemy monitorować inne parametry: jak temperatura, ciśnienie, energia elektryczna, stan napędu itd.

Przepływomierz jest w pewni identyfikowalny z poziomu infrastruktury IT i generuje nam konkretne dane.

Masz uwagi? Coś warto poprawić?

Napisz komentarz lub pisz do mnie bezpośrednio: marek.maciejewski@ifm.com

Autor: Marek Maciejewski