10.12.2019

Maschinenschutz und Zustandsüberwachung in einem Modul

Bessere Diagnose, mehr Verfügbarkeit

Bachmann bringt Maschinenschutz und Zustandsüberwachung in einem Paket zusammen. So ist es möglich, Datenzugriff, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Steuerungssystems mit der Vibrationsanalyse zu kombinieren, samt Ordnungsanalyse, Datenklassifizierung oder Hüllkurvenanalyse. Zusätzliche Funktionen bieten RMS-Vibrationspegel und Status-Flags. Alle ermittelten Kenngrößen und abgeleiteten Alarme sind in der Steuerung als Prozessvariablen abgebildet. Sie können somit direkt in der Betriebsführung verarbeitet oder an Scada/BDE weitergeleitet werden.


Bild: Bachmann electronic GmbH

Traditionell laufen Maschinenschutz und Zustandsüberwachung aufgrund der unterschiedlichen erforderlichen Datenauflösung über verschiedene Kanäle. Der Maschinenschutz beruht auf der direkten Messung von Parametern durch das Steuerungssystem, die eine automatische Abschaltung als Reflexmaßnahme für eine gefährliche Situation auslösen können. Die Zustandsüberwachung verfolgt hingegen eine langfristige Sichtweise und versucht, Symptome eines möglichen Ausfalls Tage, Wochen oder sogar Monate im Voraus zu identifizieren. Auch die Nutzer dieser Daten sind sehr unterschiedlich.

Produktion und Service

Der Bediener vor Ort will wissen, dass alles in Ordnung ist und dass sich keine Kenngröße den voreingestellten Grenzwerten nähert. Zu seinen Aufgaben gehört es, steuernd einzugreifen, um fortlaufend einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Bei auftretenden Störungen müssen zur Unterstützung ggf. Servicetechniker hinzugezogen werden. Hierbei handelt es sich jedoch nur um Momentaufnahmen, die selten über die Dauer einer Schicht hinaus betrachtet werden und somit keine langfristige Trendanalyse ermöglichen. Das Interesse der Service- bzw. technischen Leitung liegt hauptsächlich darin, die Arbeit auf die betrieblichen Anforderungen der Organisation abzustimmen. Kleinere Wartungsarbeiten werden z.B. an Wochenenden geplant, längere Stillstandszeiten in den Betriebsferien. Ein weiteres Aufgabengebiet besteht darin, ungeplante Ausfallzeiten aufgrund von Ausfällen einzelner Komponenten zu untersuchen. Dies erfordert eine langfristige Sichtweise und möglicherweise auch eine genauere Analyse bestimmter Datensignale. Zu diesem Zweck werden seit Langem Vibrationen analysiert, die auf periodischen Punktablesungen basieren, häufig von Handanalysegeräten. Auch die Kreuzkorrelation mehrerer Kontroll- und Betriebsparameter ist eine leistungsfähige Methode, die zunehmend in Verbindung mit Scada-Datenbanken verwendet wird.

Kombination aus Schutz und Überwachung

Mit den Modulen AIC214 und AIC206 des M1-Automatisierungssystems samt einer leistungsfähigen Software-Suite, bringt Bachmann Electronic Maschinenschutz und Zustandsüberwachung in einem Paket zusammen. Es ist jetzt möglich, die Vorteile des Datenzugriffs sowie der Zuverlässigkeit und der Verfügbarkeit des Steuerungssystems mit bewährten Vibrationsanalysetechniken zu kombinieren. Dies beinhaltet z.B. Ordnungsanalyse, Datenklassifizierung, Hüllkurvenanalyse und Bewertung der Schweregrade. Zusätzliche Funktionen innerhalb der Hardware bieten kontinuierliche RMS-Vibrationspegel und Status-Flags, mit denen Alarme ausgelöst werden können. Alle Mess- und Berechnungsgrößen sowie Alarmzustände sind als Prozessvariablen in der Steuerung abgebildet. Anwendungsprogramme auf der SPS können somit unmittelbar Reaktionen ableiten oder aber die Daten direkt an Scada-Systeme oder in die Cloud weiterleiten.

Schwingungswerte nach ISO-Norm

Die kontinuierlichen Schwingungswerte werden gemäß der Normenreihe ISO20816 berechnet, die breitbandige Frequenzbänder definiert und Richtwerte für eine Reihe von Maschinentypen vorschlägt. Die AIC2xx-Module bieten für jeden Messkanal zwei Beschleunigungs- und einen Geschwindigkeits-Effektivwert, gefiltert nach einem ausgewählten Band, mit Status-Flags, um Überschreitungen von bis zu drei Schwellenwerten zu identifizieren. Das ermöglicht die Auswertung in den vier ISO-Zonen, die basierend auf den ISO-Richtlinien festgelegt oder an die jeweilige Maschinenerfahrung angepasst werden können. Der Zonenwechsel kann als Auslöser für detailliertere diagnostische Untersuchungen verwendet werden. Zusätzlich zu den kontinuierlichen Werten speichert die Steuerung regelmäßig kurze Datenauszüge unter bestimmten Betriebsbedingungen der Maschine. Die Steuerung führt eine Frequenzanalyse dieser Ausschnitte durch und speichert lokale Werte für die Visualisierung. Die Daten können ebenfalls an einen zentralen Erfassungs- und Analysedienst übertragen werden (Cloud-Lösung, Weblog-Server), um von fachkundigen Diagnostikern, wie beispielsweise dem geschulten Personal von Bachmann Monitoring, weiter analysiert zu werden. Darüber hinaus ermöglicht der Plugin Event Recorder eine hochauflösende Aufzeichnung, die zusätzliche Daten für die Diagnoseunterstützung bereitstellt.

Empfehlungen der Redaktion

Diagnoseberichte zurückführen

Durch die Verwendung des Ticketsystems und der unterstützenden APIs können alle verarbeiteten Daten und Diagnoseberichte in das Wartungsmanagementsystem des Anwenders zurückgeführt werden. Im Zusammenspiel mit anderen Tools können Ereignisse mit den Betriebsbedingungen korreliert werden, um tiefere Einblicke in die Grundursache einer erkannten Änderung zu erhalten und sicherzustellen, dass die entsprechenden Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Mit der Speicherung all dieser Daten an einem Ort können weitere Analysewerkzeuge wie Multiparameterkorrelation, Wärmekarten, Anomalieerkennung, maschinelles Lernen oder andere Big-Data-Methoden angewendet werden. Mit dem gesamten Datenfluss lassen sich Wartungszyklen verbessern, zudem profitiert der Anwender von:

  • • frühzeitigem Erkennen von Schadensanzeigen
  • • mehr Zeit zum Planen
  • • gezielter Wartung
  • • der Reduzierung unnötiger Wartungsarbeiten
  • • mehr Einblick in die Maschine(n)
  • • der Vermeidung von weiteren Schäden unter Fehlerbedingungen
  • • geringeren Risiken und Kosten
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