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集成CMS以监视资产运行状况

EP编辑工作人员| 2021年4月8日

传感器通过检测异常模式并在实际故障前方预测停机时间,将资产连接到集成的条件监测系统,大大升高了可靠性和生产率。亚博狗推

先进的状态监测解决方案可靠地跟踪资产性能,防止昂贵的停机时间。

路易斯·纳瓦兹,西门子工业

保持竞争力的今天的环境充满挑战。随着客户以批量生产产品的价格寻求定制产品,这就变得更加困难。此外,由于成本和声誉的原因,全球生态意识的增强和能源价格的上涨正促使许多公司努力实现碳中和。这些因素,以及其他因素,要求制造商评估和潜在地修改他们的生产过程。

为了应对这些挑战,制造商可以使用现代工具,推动他们在数字时代取得成功,但他们必须保持警惕,以确保最高效率和随后的盈利能力。计划外停机是实现这些目标的一个关键阻碍因素。尽管不可能完全消除停机时间,但集成状态监测系统(CMS)可以提供一种可靠且经济有效的方法,保持资产在最佳效率下运行。

集成的CMS,如Siemens SIPLUS CMS 1200,允许模块化扩展和简单集成到自动化系统。亚博pt手机客户端登录

新维护标准

通过分析传感器采集的实时状态和性能数据,现代集成CMS大大提高了系统的可靠性和生产率。亚博狗推这些系统可以检测异常模式,并在实际故障发生之前预测停机事件。这些数据也被用来查明根本原因。与预防性维护程序不同的是,维护只在必要时进行,以减轻设备问题。

很多问题都是由于机器振动过大造成的,导致过早故障。虽然维护人员和操作人员可以通过触摸和听觉感应到某一点的振动,但振动传感器要有效得多。通过在机器中安装集成的电子压电(IEPE)振动传感器,并将它们连接到集成的CMS,用户可以获得数字化格式的早期检测洞察力。传感器的监控中心可以配置为生成操作员通知或修改生产,例如降低电机转速。

现代集成CMS模块插入PLC背板,可选择通过生产网络或单独的子网可访问,包括通过安全云VPN连接。这些模块直接与主机PLC通信数据,从条件监控模块和来自其他PLC输入的处理数据的设备数据启用控制。

根据网络配置,可以通过PLC的集成自动化套件或通过来自任何联网设备的浏览器来访问模块数据。亚博pt手机客户端登录这意味着没有特殊的软件需要查看设备健康数据。由于这些模块执行内置数据记录,因此用户可以通过基于Web的仪表板随时间审查机器性能。

这些cms为连接做好了准备,包括使用PROFINET、MQTT、OPC-UA和Modbus TCP协议进行通信。每个状态监测模块都有四个端口用于连接IEPE振动传感器,这些模块支持基于特征和频率选择的振动分析,可以使用外部工具或云服务流或导出进一步分析。

西门子sm1281状态监测模块有四个端口用于连接振动传感器。数据可以通过网络界面使用浏览器从任何联网设备访问。

基于特征的分析,实质上,使用机械速度和加速度数据的均方根分析进行机械健康监测。这种分析很容易配置和监控轴承和其他组件,并且当移动超出制造商建议时,可以生成警报。虽然这是有效预测性维护的一个很好的起点,但单独的基于特征的分析并不显示出现了什么类型的振动损坏。

为了发现损坏的类型,可以通过将基于特征的分析中识别的净振动频率分解成其包含的振动信号集合来应用频率选择性分析。这些信号使用快速傅里叶变换(FFT)算法叠加在它们各自的频谱上,CMS在内部执行该数学运算。

FFT计算的结果揭示了以下类型的轴承损坏:

•不平衡偏心
•未对准柔软的脚
旋转松动
转子摩擦
叶片缺点
电场故障
齿轮啮合的缺点
滚子轴承噪音。

FFT分析也可以通过集成的web服务器进行配置和可视化。

结果

对于在铣床上使用CMS的制造商,轴承故障的早期预警授权他们最大限度地减少停机时间。后来的快照显示,随着时间的推移,机器的振动越来越大,但问题是人类感觉不到的。当振动达到预先配置的最大值时,CMS生成警报通知工作人员。

替换轴承的提前时间为几个月,但早期预警提供时间继续在等待时继续生产。一旦替换部件到达并安装了,它们就会发现旧轴承有相当大的损坏。如果左侧触发,轴承可能会完全失败,因此早期检测可能已经将制造商从多个月的计划停机中捕获。

预测维护的未来

机械和电气损坏的早期检测是用于减少计划外停机的最有效的手段之一,集成的CMS可以为机器健康提供透明度以使其成为可能。此外,这些通知通过预测机器故障,协助运营,管理,维护,资源规划和工程人员更有效地执行工作。

未来的状态监测将在预测性维护的基础上扩大,通过执行指导性维护,进一步了解问题的原因,以及建议的缓解措施。随着机器学习算法变得更加完善,基于边缘和云的解决方案也可能发挥更大的作用。EP

Luis Narvaez是华盛顿特区西门子工业公司S7-1200、S7-1200F和SIPLUS CMS产品经理(Siemens.com.)。Narvaez在建筑、娱乐/主题公园、制造和加工行业的各种角色中拥有超过十年的行业经验。

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