Kontinuierliche,
flächendeckende Zustandsüberwachung

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Condition Monitoring Sensor
mit integrierter Datenverarbeitung

Kontinuierliche, flächendeckende Zustandsüberwachung
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Condition-Monitoring-Sensor mit integrierter Datenvorverarbeitung.
11.12.2020 | Im Zuge von Industrie 4.0 und IoT wird Condition Monitoring zum zentralen Thema. Die Nachfrage nach Maschineninformationen, die vorbeugende Wartungsmaßnahmen ermöglichen, steigt. Die heutigen Methoden halten jedoch den Anforderungen nicht stand. Condition-Monitoring-Systeme werden meist nur an einzelnen, hochkritischen Stellen installiert, denn das Preisniveau ist hoch und die Einrichtung kompliziert.

In Standardanwendungen wie bei Lüftern, Motoren, Spindeln etc. beschränkt sich die Zustandsüberwachung in der Praxis auf die Erfahrung der Mitarbeiter. Sie hören z.B., wenn eine Unwucht an einem Ventilator zu verdächtigen Vibrationen führt oder spüren, wenn ein Motor unzulässig warm wird. Zuverlässige Aussagekraft hat ein solches „Condition Monitoring“ allerdings nicht. Hilfe bringen kleine, preislich attraktive und leistungsfähige Sensoren, die auch bei solchen Komponenten zu neuen, flächendeckenden Lösungsansätzen führen.

In der Welt der Fortbewegungsmittel hat Condition Monitoring schon eine lange, durchaus erfolgreiche Tradition. Bereits in den Autos der 1960er Jahre gab es einfache Sensoren und Warnleuchten z.B. für den Ölstand. Die Entwicklung ging konsequent weiter und heute gilt die Umsetzung des automatisierten Condition Monitoring in der Luftfahrt nahezu als perfekt. Ohne Sensorik, die jedes Bauteil in jeder Sekunde im Blick hat, sind moderne Flugzeuge nicht mehr denkbar. In der Automatisierungstechnik ist die Realität jedoch eine andere. Condition-Monitoring-Systeme werden hier nur punktuell an besonders kritischen Stellen und oft lediglich temporär eingesetzt. Das Preisniveau ist hoch und der Umgang mit der Technik schwierig. Die Auswertung und Analyse ist aufwendig und erfordert tiefgreifendes Knowhow bei Einrichtung und Betrieb. Für den flächendeckenden Einsatz im Anlagen- und Maschinenbau sind solche Lösungen deshalb ungeeignet. Nichtsdestotrotz sind aber aussagekräftige Informationen direkt aus den Anlagen und Maschinen dringend notwendig, um beispielsweise durch rechtzeitige Wartungsmaßnahmen ungeplante und teure Stillstandzeiten zu verhindern.

Gefragt sind also preislich attraktive Sensoren, die sich einfach integrieren und bedienen lassen, am besten mehrere Messgrößen an einer Stelle erfassen, sowie intelligent und effektiv mit der Steuerung oder übergeordneten Datenbanksystemen kommunizieren können. Als kompakte, leicht nachzurüstende Lösung setzt der neue multifunktionale Condition Monitoring Sensor BCM von Balluff  hier jetzt neue Maßstäbe.
Der mit Abmessungen von 32 x 20 x 10 mm sehr kompakte und nur 30 g leichte Sensor im robusten Edelstahlgehäuse ermöglicht eine kontinuierliche Zustandsüberwachung sowie das automatisierte Monitoring von Grenzwerten und liefert detaillierte Informationen über den aktuellen Zustand der Maschinenkomponente, an die er montiert ist. Das Multitalent erfasst unterschiedliche physikalische Größen wie Vibration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und verarbeitet diese direkt on Board beispielsweise zu statistischen Kenngrößen wie RMS (quadratisches Mittel), Mean (Mittelwert), Peak-to-Peak, Min/Max etc. Der Anwender muss sich dadurch nicht mehr mit den Feinheiten der Schwingungsanalyse auseinandersetzen. Stattdessen liefert der Sensor die gewünschten Daten über IO-Link passend konfiguriert an ein übergeordnetes System. Das kann eine Steuerung sein, die die Informationen nutzt und gegebenenfalls eine Störmeldung ausgibt. Die Zustandsdaten lassen sich aber auch in einer beliebigen Datenbank speichern und weiterverarbeiten..

Der Nutzen dieser einfach zu bedienenden Lösung ist enorm. Auf Basis der vom Sensor erfassten und vorverarbeiteten Daten lassen sich Anomalien frühzeitig erkennen, Wartung- und Instandsetzung vorausschauend planen und somit unerwartete, teure Stillstände und Produktionsausfälle vermeiden. IO-Link als Kommunikationsprotokoll ermöglicht zudem eine einfache und flexible Parametrierung. So lässt sich die Auswertung im Sensor individuell auf die jeweilige Applikation abstimmen, ohne weitere Software oder externe Auswertegeräte.

Der Inhalt der Prozessdaten ist frei definierbar und erlaubt es, bis zu fünf gemessene oder vorverarbeitete Daten zyklisch zu übertragen. Zudem ist eine azyklische Abfrage weiterer statistischer Auswertegrößen möglich. Beim automatisierten Monitoring sind für Mess- oder Auswertegrößen Grenzwerte für Vor- und Hauptalarme definierbar, sodass der Sensor bei bestimmten Ereignissen Warnmeldungen erzeugt und über Statusbits direkt zur Verfügung stellt. Der Sensor leistet damit einen wesentlichen Beitrag für den effizienten und störungsfreien Betrieb jeder Anlage und steigert deutlich die Effektivität.

 

Schnelle Amortisation in verschiedensten Anwendungen

 Schnelle Amortisation in verschiedensten Anwendungen
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Automatisierte Überwachung von Fördersystemen und Montageanlagen, die sonst personalintensiv inspiziert werden müssen.

Eine Applikation für den Condition Monitoring Sensor sind Lüftungsanlagen in Lackierkabinen. Die verbrauchte Luft wird angesaugt und gefiltert. Dabei setzen sich mit der Zeit an den Ventilatorflügeln Farbpartikel an. Das führt zu Unwucht und letztendlich zum Ausfall des Lüfters. Überwacht der Sensor den Absauglüfter auf unzulässige Vibrationen, können rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden, um einen Ausfall zu vermeiden. Bei einem Farbwechsel beispielsweise und der damit verbundenen Stillstandszeit kann der Lüfter dann gleichzeitig gereinigt werden. Ähnliches gilt auch für andere mechanische Komponenten wie Lager, Getriebe, Pumpen oder Schaltschränke in der Anlagentechnik. Werden hier Temperaturen, Vibrationen und weitere Umgebungsbedingungen überwacht, kann eingegriffen werden, ehe es zu einem Ausfall kommt. Manuelle Inspektionen sind nur noch notwendig, wenn es wirklich erforderlich ist. Das spart Manpower und die damit verbundenen Kosten.

Auch bei Fördersystemen oder Montageanlagen, die regelmäßig personalintensiv überprüft werden müssen, kann der Sensor seine Vorzüge ausspielen. Eine Anwendung nicht nur aus der Automobilindustrie ist beispielsweise die frühzeitige Erkennung und Lokalisierung drohender oder bereits vorhandener Störungen bei Elektrohängebahnen bei Versatz der Führungsschienen oder durch verschlissene Rollkörper. Bei Montageanlagen lässt sich der Verschleiß der Kugelgewindespindel und Lager der Lineareinheiten überwachen. Fallen sie ungeplant aus, führt die Wiederbeschaffung oder Reparatur zu längeren Ausfallzeiten, die teuer zu Buche schlagen. Bei Pressen lassen sich Verschmutzungsgrad und Schmierung der Führung überwachen. Diese führen zu erhöhten Vibrationen, die der Sensor erfasst und meldet. In ganz unterschiedlichen Bereichen leistet der Condition Monitoring Sensor damit einen wesentlichen Beitrag zum effizienten und störungsfreien Anlagenbetrieb und hilft so die Produktivität zu steigern.

Dem Thema Zustandsüberwachung wird sich Balluff weiter widmen und man darf auf weitere Lösungen gespannt sein, die es ermöglichen, den Zustand von Anlagen und Maschinen noch besser zu erfassen und zu bewerten. Getreu dem claim „innovating automation“ möchte Balluff damit die Digitalisierung der modernen Fabrik weiter vorantreiben.


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