فناوری نگهداری پیش بینی (PdM) با استفاده از تجزیه و تحلیل داده ها و یادگیری ماشین (ML) نقش مهمی در صنعت 4 دارد.0، زیرا امکان مدیریت پیشگیرانه دستگاه، بهینه سازی کارایی، برنامه ریزی تعمیرات و به حداقل رساندن زمان خرابی را فراهم می کند، اطمینان از پایداری قوی تر.جمع آوری اطلاعات به موقع و دقیق کلید موفقیت در استفاده از PdM است.
داده ها همچنین باید یکپارچگی داشته باشند. منبع برق می تواند ولتاژ DC (VDC) و جریان (IDC) ، جریان اوج (IPEAK) ، زمان کار و زمان تعویض را کنترل کند.لازم است از یک مانیتور وضعیت موتور برای نظارت بر پارامترهای مانند ارتعاش استفاده شود، دمای، جریان و مقاومت عایق بندی (خطای زمین).
بسیاری از دستگاه ها مانند پانل های کنترل ولتاژ بالا، ترانسفورماتورهای قدرت، تجهیزات هیدرولیکی، موتورها و لاغرهای، جعبه های گیربکس و غیره نیاز به دستگاه های نظارت بر وضعیت حرارتی دارند.و تمام این منابع انرژی، موتورها و دستگاه های نظارت بر حرارتی نیاز به ارسال داده ها از طریق فناوری اتصال Ethernet / IP یا Modbus TCP برای تجزیه و تحلیل در زمان واقعی دارند.
این مقاله ابتدا به طور خلاصه PdM و مزایای متعدد آن را معرفی می کند و همچنین نحوه ادغام آن در معماری سیستم صنعت 4.0 را ارائه می دهد.در دستگاه های متعدد PdM و نرم افزار ارائه شده توسط Omronدر نهایت، بررسی چگونگی استفاده از هوش مصنوعی (AI) برای بهینه سازی عملکرد PdM.
PdM یکی از سه روش برای نگهداری تجهیزات و امکانات است.این رویکرد بین نگهداری واکنش و نگهداری پیشگیرانه قرار دارد (شکل 1)یک ملاحظه کلیدی در هنگام انتخاب بین این سه گزینه این است که چگونه اهمیت نسبی بین هزینه های زیست محیطی و هزینه های تجاری را متعادل کنیم.
PdM بین نگهداری واکنش و نگهداری پیشگیرانه است
شکل 1: PdM بین نگهداری واکنش و نگهداری پیشگیرانه، تعادل عوامل تجاری و محیطی قرار دارد. (منبع تصویر: Omron)
نگهداری واکنش پذیر برای مقابله با نقص ها پس از وقوع آنها است، که هزینه های زیست محیطی و تجاری را افزایش می دهد.نگهداری پیشگیرانه از طریق بازرسی های دستی منظم خرابی های قریب الوقوع را شناسایی می کند، اولویت گذاری کمترین هزینه های زیست محیطی، اما این ممکن است منجر به توقف طولانی مدت تجهیزات و هزینه های تجاری بیش از حد شود.این روش نگهداری به عنوان یک شکل دیگر از نگهداری واکنش پذیر در نظر گرفته می شود.، که توسط برنامه های پیش تعیین شده و ذهنی به جای خرابی مستقیم تجهیزات هدایت می شود.
ظهور سنسورهای پیشرفته و ابزارهای هوش مصنوعی و ML باعث توسعه فناوری PdM شده است. این فناوری می تواند از ابزارهای تکنولوژیکی برای تعادل هزینه های زیست محیطی و تجاری استفاده کند.
انعطاف پذیر و مقیاس پذیر
تکنولوژی PdM یک اندازه مناسب برای همه نیست. تکنولوژی PdM دارای مقیاس پذیری و انعطاف پذیری است، مناسب برای نظارت متمرکز بر یک تجهیزات حیاتی، چندین تجهیزات،یا کل تاسیساتبه این ترتیب، شرکت ها می توانند PdM را در مقیاس کوچک راه اندازی کنند و به تدریج گسترش دهند و توقف تولید ناشی از نوسازی امکانات موجود را تا حد ممکن به حداقل برسانند.
راه حل فناوری مقیاس پذیر از طریق سازگاری با اجزای متعدد، از جمله سنسورها، واحدهای نظارت،و کنترل کننده هایی که می توانند با توجه به الزامات گسترش و دسترسی داشته باشند.استفاده از پروتکل های ارتباطی صنعتی مانند اترنت/IP و Modbus TCP ادغام با سیستم های موجود را ساده می کند و از ویژگی های پیشرفته متعدد پشتیبانی می کند.مانند نظارت از راه دور همزمان بر چندین دستگاه.
استفاده از نرم افزار مقیاس پذیر مربوطه برای تجزیه و تحلیل داده ها و مدیریت تجهیزات از مکان های مختلف در مرکز کنترل دفتر متمرکز یا محل کارگاه.
این راه حل ها می توانند بدون نیاز به تعمیرات عمده با تجهیزات موجود ادغام شوند و انعطاف پذیری را افزایش دهند. پس از بهینه سازی این راه حل ها می توانند در تقریباً همه صنایع مورد استفاده قرار گیرند.مثل غذا و نوشیدنی، خودرو، تولید تجهیزات پزشکی، نیمه هادی و الکترونیک، نظامی و هوافضا، لجستیک و انبار و غیره.
این انعطاف پذیری توسط طیف گسترده ای از دستگاه های PdM پشتیبانی می شود، که راه حل های چند بعدی مانند نظارت بر قدرت، شرایط عملیاتی موتور (جریان، ارتعاش، دمای،مقاومت عایق)علاوه بر این، بلوک های عملکرد نرم افزاری استاندارد (FBs) می توانند برای جمع آوری داده ها، ارتباطات، پردازش داده ها و تجزیه و تحلیل استفاده شوند.تنظیم آژیرها و ارسال اطلاعیه ها، ثبت و گزارش داده ها و همچنین اجرای تجزیه و تحلیل PdM سفارشی بر اساس AI و ML.
مانیتورهای دولتی جایگزین سنسورهای ساده می شوند
استفاده از مانیتورهای حالت به جای سنسورهای ساده برای ردیابی عملکرد دستگاه و دستیابی به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه یک تفاوت کلیدی بین PdM و روش های دیگر است.مانیتورهای حالت نیز همراه با دستگاه های نظارت شده نصب می شوند..
با این حال، سنسورها را می توان از طریق پروتکل های نسبتا ساده مانند IO Link مستقر کرد، در حالی که مانیتورهای حالت نیاز به فن آوری های اتصال پیچیده تر مانند EtherNet / IP یا Modbus TCP دارند.مانیتورهای حالت می توانند پردازش داده های محلی را انجام دهند و به طور معمول حالت هایی را که به طور معمول به سنسورها مربوط نیستند نشان می دهند..
از طریق یک یا چند هاب ارتباطی، مانیتور وضعیت می تواند به دستگاه های سطح بالاتر مانند رابط های انسان-ماشین (HMI) متصل شود که امکان تجسم داده های متمرکز را فراهم می کند.یا به کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا سیستم های نظارت متمرکز با ابزارهای جامع تجزیه و تحلیل داده (از جمله AI و ML) (شکل 2).
مجموعه راه حل Omron PdM که می تواند به طور جداگانه مستقر شود (برای بزرگ تر کردن کلیک کنید)
شکل ۲: مجموعه راه حل های PdM Omron می تواند به صورت جداگانه مستقر شود، با نظارت در مقیاس کوچک از دارایی های حیاتی و به تدریج گسترش به کل محل تولید یا تدارکات،ارائه یک راه حل جامع. (منبع تصویر: Omron)
به عمق جستجو کن
Omron طیف وسیعی از دستگاه ها و نرم افزارهای PdM را ارائه می دهد. به عنوان مثال، منبع برق هوشمند متصل به S8VK-X Ethernet می تواند پارامترهای عملکرد متعدد را اندازه گیری کند،از جمله Vout و Iout برای نظارت بر مصرف انرژی، و همچنین IPEAK برای تعیین شرایط بیش از حد.
این نوع منبع تغذیه می تواند زمان عملیاتی واقعی را اندازه گیری کند. این نوع منبع تغذیه همچنین از معادله آرنیوس برای برآورد عمر باقیمانده خازن های الکترولیتی استفاده می کند.که نشان می دهد که برای هر 10 °C افزایش در دمای خازنبا ترکیب دمای عملیاتی واقعی تجهیزات،نتایج پیش بینی شده در نهایت به صورت سال های باقی مانده یا درصد عمر نمایش داده می شود..
قدرت نامی منبع تغذیه S8VK-X 30 وات تا 480 وات است ، با ولتاژ خروجی 5 VDC ، 12 VDC و 24 VDC. این سری منابع تغذیه همچنین مدل هایی را با صفحه نمایش یکپارچه ارائه می دهدمانند منبع برق S8VK-X48024A-EIP، که ولتاژ نامی 24 VDC و قدرت 480 W دارد؛ یا مدل هایی بدون صفحه نمایش یکپارچه، مانند منبع تغذیه S8VK-X03005-EIP، که ولتاژ نامی 5 VDC و قدرت 30 W دارد.
نظارت بر وضعیت موتور یک جنبه مهم از فناوری PdM است و مانیتور نگهداری موتور K6CM Omron برای همه انواع پمپ های آب و همچنین موتورهای HVAC، کشاورزی،پله های جنبنده، و بیشتر کاربردهای دیگر موتور.
مانیتور نگهداری موتور می تواند برای نظارت بر ارتعاش و درجه حرارت، مقاومت عایق و جریان موتور استفاده شود.مدل های مناسب برای منابع برق سه فاز ورودی از 100 ولت تا 240 ولت AC وجود دارد.، 24 VAC، یا 24 VDC.
K6CM-VBMD-EIP می تواند ارتعاش و درجه حرارت را از طریق ولتاژ 24 VAC / VDC کنترل کند.که شامل یک سر سنسور واقع بر روی موتور و یک تقویت کننده پیش متصل به آن به مانیتور است.
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 resistanceتابع ZCT برای اندازه گیری جریان نشت در مدار موتور سه فاز استفاده می شود، در حالی که تابع IRT برای اندازه گیری مقاومت عایق بین پیچ و تابلو موتور و زمین استفاده می شود.
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 motorsمدل های دیگر سنسورهای جریان با محدوده جریان 5A تا 600A نیز می توانند استفاده شوند.
این مانیتورها از تمام تکنولوژی های تشخیصی فعلی Omron استفاده می کنندکه می تواند شرایط غیرطبیعی مانند جیب های هوا یا آلودگی هوا را با اندازه گیری انحراف بین موج سینوس ایده آل و موج اندازه گیری شده اندازه گیری کندبا تجزیه و تحلیل اجزای فرکانسی شکل موج جریان اندازه گیری شده، انحرافات، عدم تعادل بار یا چسبندگی اجسام خارجی می تواند کمی شود.
سیستم نظارت بر وضعیت حرارتی K6PM می تواند برای پیاده سازی فناوری PdM در تجهیزات صنعتی مختلف مانند پنل های کنترل ولتاژ بالا، ترانسفورماتورها، تجهیزات هیدرولیکی، مراکز داده،لوله کشیاین سیستم شامل کنترل کننده تصویربرداری حرارتی K6PM-THS3232 و سنسور مادون قرمز (IR) تصویربرداری حرارتی K6PM-THMD-EIP است که می تواند دما را از 0 °C تا +200 °C کنترل کند.
یک کنترلر حالت حرارتی K6PM می تواند تا 31 سنسور IR را نظارت کند. نرم افزار رایگان نظارت بر کامپیوتر شامل الگوریتم تشخیص دمای غیر طبیعی و هشدار دمای سه سطح است.نرم افزار همچنین از آستانه های هشدار تعریف شده توسط کاربر پشتیبانی می کند.