Приводи — це більше, ніж просто силові процесори
Завдяки своїй здатності обробляти, зберігати й аналізувати дані та виконувати функцію датчиків і концентраторів датчиків, а також завдяки можливостям зв’язку приводи є надзвичайно важливими елементами сучасних систем автоматизації та систем керування будівлями (BMS). Інтегрована функція моніторингу стану надає нові підходи до виконання технічного обслуговування, наприклад технічне обслуговування на основі стану.
Еволюція систем промислової автоматизації
На рубежі поточного тисячоліття ми стали свідками глибоких змін у технологіях, які призвели до появи нових способів роботи в цифровому світі. Відбулася четверта промислова революція. Перша промислова революція, яка відбулася у 18-му й 19-му століттях, була механічною революцією, що була викликана винаходом парового двигуна. До кінця 19-го й початку 20-го століття розгорнулася друга промислова революція з переходом на масове виробництво, електрифікацією та змінами в способах спілкування. Цей період також називають електричною революцією. Пізніше, у 20-му столітті, третя промислова революція принесла прогрес у галузі напівпровідників, обчислень, автоматизації та Інтернету. Цей етап також називають цифровою революцією.
Четверта промислова революція виникла в результаті мережного об’єднання комп’ютерів, людей і пристроїв, що підживлюється даними й машинним навчанням. Хоча термін «Індустрія 4.0» досить розпливчатий, можливе визначення Індустрії 4.0 описує інтелектуальне об’єднання людей, пристроїв і систем шляхом використання всіх можливостей цифровізації по всьому ланцюжку створення цінності.
Тенденції в системах автоматизації «Індустрія 4.0»
Вплив Індустрії 4.0 на системи двигунів і системи керування будівлями являє собою перехід від «піраміди автоматизації» до «мережевих систем». Це означає, що різні елементи системи, як-от двигуни, приводи, датчики й елементи керування, пов’язуються між собою та підключаються до хмари — центру обробки даних, де дані зберігаються, обробляються й аналізуються та приймаються рішення.
У мережі автоматизації обсяг даних посідає видатне місце. Оскільки дані генеруються переважно датчиками, кількість датчиків у сучасних системах автоматизації зростає. Двигуни та приводні машини, зокрема вентилятори, насоси й конвеєри, не є найочевиднішими учасниками мережі даних. Тому для збору даних від цих машин потрібні датчики. Щоб використовувати дані, датчики підключаються до мережі даних різними способами. Під час упровадження вдосконаленої системи моніторингу стану додаткові витрати на датчики й забезпечення зв’язку часто розглядаються як перешкода.
Сучасні приводи зі змінною швидкістю відкривають нові можливості в мережі автоматизації «Індустрія 4.0» і в системах керування будівлями. Традиційно приводи вважалися силовими процесорами для керування швидкістю двигуна, вентилятора, конвеєра та (або) насоса. Сьогодні приводи також є частиною інформаційного ланцюга, використовуючи переваги вбудованої обчислювальної потужності, ємності для зберігання даних та інтерфейсу зв’язку всередині привода.
Що таке інтелектуальний привод?
У мережі «Індустрія 4.0» привод відіграє важливу роль і характеризується низкою ключових особливостей.
- Безпечне підключення. Привод можна безпечно підключити до інших елементів. Інші елементи мережі можуть включати в себе приводи, ПЛК, датчики та хмару.
- Привод виконує функцію датчика.Привод використовує сигнатурний аналіз струму та напруги двигуна для контролю роботи двигуна й установки.
- Привод виконує функцію концентратора датчиків. Привод отримує дані від зовнішніх датчиків, пов’язаних із процесом, що керується приводом.
- Привод виконує функцію контролера. Привод може замінити ПЛК там, де це дозволяють обмеження установки.
- Концепція «Принеси свій пристрій». Бездротове підключення до смарт-пристроїв (смартфон, планшет).
Інформацію з привода можна визначити таким чином:
- Миттєві сигнали. Сигнали, які безпосередньо вимірюються приводом за допомогою вбудованих датчиків. Дані, зокрема струм двигуна, напруга, температура привода та їхні похідні, як-от потужність, що обчислюється як добуток струму й напруги, або крутний момент двигуна. Крім того, привод можна використовувати як концентратор для підключення зовнішніх датчиків, які надають миттєві сигнали.
- Оброблені сигнали. Сигнали, які походять від миттєвих сигналів. Наприклад, статистичний розподіл (максимальні, мінімальні, середні значення та стандартне відхилення), аналіз частотного діапазону або індикатори профілю місії.
- Аналітичні сигнали. Сигнали, які надають інформацію про стан привода, двигуна й установки. Ці сигнали використовуються для ініціювання технічного обслуговування або вдосконалення конструкції системи.
Методи сигнатурного аналізу струму двигуна дають змогу приводу контролювати стан двигуна й установки. Ця методика дозволяє потенційно усунути фізичні датчики або виявити ранні ознаки несправностей, які могли б залишитися непоміченими. Наприклад, за допомогою цієї методики можна заздалегідь виявити кавітацію й несправності обмоток або ексцентричність механічного навантаження.
Концепція привода як концентратора датчиків передбачає підключення зовнішніх датчиків до привода, уникаючи у такий спосіб потреби в шлюзі для підключення фізичного датчика до мережі даних. Зокрема, до привода можна підключити датчики вібрації, датчики тиску й датчики температури. Перевага концепції полягає не тільки в зниженні витрат, а й у можливості корелювати дані з датчиків із різними типами даних, що є у приводі. Очевидним прикладом є кореляція рівня вібрації від зовнішнього датчика зі швидкістю двигуна, оскільки вібрація залежить від швидкості.
Технічне обслуговування на основі стану й інші стратегії технічного обслуговування
Нижче наведено різні типи стратегій технічного обслуговування.
- Коригувальне технічне обслуговування: виріб замінюється після виходу з ладу.
- Профілактичне технічне обслуговування: виріб замінюється до виходу з ладу попри те, що жодних сповіщень від виробу не надходило.
- Технічне обслуговування на основі стану: виріб видає попередження, коли його фактичний термін служби відрізняється від очікуваного терміну служби, із зазначенням можливих першопричин.
- Прогнозне технічне обслуговування: виріб видає попередження перед досягненням розрахункових годин роботи, щоб ініціювати сервісне обслуговування.
Навіщо потрібне технічне обслуговування на основі стану?
Коригувальне та профілактичне технічне обслуговування виконується на основі несправності (події) або часу. Отже, технічне обслуговування виконується в разі виникнення несправностей (коригувальне) або після заздалегідь визначених годин роботи (профілактичне). Для цих типів технічного обслуговування не використовується зворотний зв’язок від фактичної установки.
Завдяки впровадженню технології «Індустрія 4.0» і отриманню даних від датчиків тепер стало можливим прогнозне технічне обслуговування на основі стану. Такі стратегії технічного обслуговування використовують фактичні дані датчиків для визначення стану обладнання під час експлуатації (технічне обслуговування на основі стану) або для прогнозування майбутніх несправностей (прогнозне технічне обслуговування).
Огляд і переваги технічного обслуговування на основі стану
Технічне обслуговування на основі стану — це найпростіша та найбільш інтуїтивна методика технічного обслуговування, що ґрунтується на даних від фактичної установки. Зібрані дані використовуються для моніторингу стану обладнання під час експлуатації. Для цієї мети вибираються ключові параметри як індикатори для виявлення несправностей, що розвиваються. Стан обладнання зазвичай погіршується із часом. Цей процес проілюстровано кривою P-f, що показує типовий шаблон деградації. Функціональний збій виникає, коли обладнання не виконує призначену функцію. Ідея технічного обслуговування на основі стану полягає в тому, щоб виявити потенційний збій до того, як він станеться.
Переваги планування робіт із технічного обслуговування
- Скорочення часу простою
- Уникнення несподіваних зупинок виробництва
- Оптимізація технічного обслуговування
- Зменшення запасу запасних частин
Функції моніторингу стану для приводів зі змінною швидкістю
Невід’ємною частиною технічного обслуговування на основі стану є моніторинг стану обладнання. В установках зі змінною швидкістю стан обладнання часто залежить від швидкості. Наприклад, рівні вібрації зазвичай підвищуються на високих швидкостях, хоча цей зв’язок не є лінійним. На певних швидкостях можуть виникати резонанси, які зникають, коли швидкість збільшується.
Використання незалежної системи для моніторингу стану установки зі змінною швидкістю ускладнюється необхідністю знати швидкість і співвідносити відстежуване значення зі швидкістю. Використання приводів для моніторингу стану («привод як датчик» або «привод як концентратор датчиків») є вигідним рішенням, оскільки інформація про швидкість установки вже наявна в приводі. Крім того, інформація про навантаження/крутний момент двигуна та прискорення доступна безпосередньо в приводі.
Моніторинг стану виконується в три етапи:
Дізнайтеся більше з інформаційного буклета й відеоролика про моніторинг стану
Приводи в сучасному світі — це більше, ніж просто силові процесори. Завдяки своїй здатності обробляти, зберігати й аналізувати дані та виконувати функцію датчиків і концентраторів датчиків, а також завдяки можливостям зв’язку приводи є надзвичайно важливими елементами сучасних систем автоматизації.
Приводи часто вже присутні в установках автоматизації, тому вони надають чудові можливості для оновлення до Індустрії 4.0.
Завдяки цьому з’являються нові підходи до технічного обслуговування, зокрема технічне обслуговування на основі стану. Відповідні функції вже доступні в деяких приводах, і першопрохідники вже почали використовувати привод як датчик.
Більше тем із моніторингу стану
Вибрані товари
Продукти Danfoss, що використовують моніторинг стану
-
if (isSmallPicture) {
VLT® AQUA Drive FC 202 керує насосами всих типів та оснащено каскадним контролером.
-
if (isSmallPicture) {
Міцний та практичний привод FC102 розширює сфери застосування насосів і вентиляторів у системах диспетчеризації будівель і працює просто неба в більшості кліматичних умов.
-
if (isSmallPicture) {
VLT® Привод AutomationDrive FC 301 / FC 302 призначено для регулювання швидкості шляхом зміни частоти обертання всіх асинхронних двигунів і двигунів на постійних магнітах. Він випускається в стандартній версії (FC 301) та вдосконаленій версії з підвищеними динамічними характеристиками (FC 302), оснащеній додатковими функціями.
-
if (isSmallPicture) {
FC 103 призначений керувати компресорами, насосами та вентиляторами й суттєво заощаджувати електроенергію в холодильних установках.
-
if (isSmallPicture) {
Збільшує вироблення електроенергії в гібридних рішеннях і сприяє покращенню продуктивності, наближуючи рівень вироблення енергії до рівня споживання.
-
if (isSmallPicture) {
Призначено для широкого кола вимогливих застосувань, головним чином із високою номінальною потужністю та системними приводами.
-
if (isSmallPicture) {
Приводи з повітряним і рідинним охолодженням, призначені для використання в системах зберігання енергії та керування енергією в морських застосуваннях.
-
if (isSmallPicture) {
VACON® NXP DCGuard™ надає надійний захист від короткого замикання мережі постійного струму для забезпечення повної селективності між мережами постійного струму та забезпечує швидке від’єднання у випадку збою.
-
if (isSmallPicture) {
Модульні приводи та приводи шафного виконання, які легко інтегруються в усі головні системи керування.
Перші інновації Danfoss
Моніторинг стану (CBM) став результатом історії перших інновацій компанії Danfoss. Приводи Danfoss відрізняються від інших на ринку вбудованими інтелектуальними функціями, що зменшує кількість необхідних зовнішніх компонентів.
Історії успіху
Незабаром…
Незабаром…