Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

FOXON na veletrhu Amper 2016: FIOT 365 – prediktivní údržba v jednom systému

Společnost FOXON na veletrhu Amper 2016 představí konkrétní řešení pro realizaci požadavků Industry 4.0 v průmyslových podnicích. Pro začátek se zaměřila na nejžádanější oblast současného průmyslu, kterou je monitorování stavu zařízení: condition monitoring.

 
Výrobní podniky se postupně připravují na implementaci koncepce Industry 4.0 tak, aby tento zajímavý přístup k moderní výrobě nezůstal jen v prezentacích na nástěnce. Přitom se stačí vrátit k selskému rozumu a dělat věci jednoduše, mít přehled o všech procesech a dokázat předvídat jejich vývoj. Základem je sběr dat na vybraných místech a jejich správné zpracování. Bohužel řada podniků svá výrobní data buď nesbírá, nebo je naopak získává příliš složitě. Mnoho údajů se dodnes opisuje ručně a často je možné setkat se i se situací, kdy jsou data vizualizována na jediném počítači v uzamčené kanceláři. Management pak na poradách pracuje s výtisky nesrozumitelných tabulek, informace ve výrobě se předávají ve zkreslené formě a zoufalí pracovníci údržby střídají nekonečné preventivní obchůzky s opravami náhlých havárií strojů. A do toho se má zavádět Industry 4.0?
 

Mnoho zákazníků se ptá, kde začít?

Odpovědí Foxonu je condition monitoring. Jedním z pilířů Industry 4.0 je změna pohledu na výrobu a konkrétně na údržbu provozu. Monitorování stavu strojů vede k úsporám cestou prodloužení životnosti strojů, včasného odhalování poruch a jejich příčin a tím k zamezení neplánovaných odstávek.
 
Rok trvaly podrobné analýzy trhu, dostupných produktů a požadavků zákazníků – výsledkem je platforma FIOT 365. Jeden systém, v němž lze jednoduše a rychle měřit, archivovat, predikovat a vyhodnocovat. Aplikace, která roste a vyhovuje modernímu pojetí chytrých továren (smart factory). Zní neuvěřitelně, že by mohl existovat jeden nástroj na vše, ale právě to se podařilo díky tisícům vývojářů a techniků, jejichž tým je zárukou neustálého rozšiřování technických možností platformy a implementace novinek.
 
Použitím FIOT 365 se údržba z reaktivní a preventivní postupně mění na prediktivní (tj. permanentní sledování stavu s následnou údržbou podle potřeby). Na základě měření důležitých veličin a jejich analýzy (např. hlídání zvýšení teplot, vibrací, poškozených datových paketů) lze vysledovat náznaky blížícího se problému a včas reagovat naplánováním údržby (obr. 1).
 
Nejžádanější oblasti v oboru condition monitoring jsou popsány v následujících odstavcích:
 

Měření vibrací

Vibrodiagnostika je v průmyslových provozech jednou z nejdůležitějších součástí prediktivní údržby. Průběžným sledováním stavu stroje (sběr dat z ložisek, analýza trendu vibrací, detekce dynamických rázů) lze zachytit změny signalizující blížící se poruchu. Novinkou loňského roku byly bezdrátové snímače vibrací vhodné k umístění na pohybující se části strojů, u kterých je problematické využívat kabelové propojení. Naměřené hodnoty jsou centralizovány do jedné aplikace, která sleduje případné překročení nastavených mezí a kontaktuje obsluhu či servisní oddělení.
 

Spotřeba energie

Kontrola spotřeby elektrické energie vede k úsporám ve všech oblastech, nejen v průmyslu. Měření spotřeby a možnost porovnat vývoj pro zvolené časové výhledy (spotřeba denní, týdenní, měsíční, roční atd.) napomáhají lépe odhadnout současné i budoucí náklady na provoz. Kromě toho zvýšená spotřeba může sama o sobě naznačovat problém ve stroji, jehož rozvoji lze tímto měřením předejít. V nabídce Foxonu jsou přímé i nepřímé klešťové měřiče spotřeby elektřiny, jejichž instalace zabere jen pár minut.
 

Diagnostika sítí Profibus a Profinet

Příčiny poruch průmyslových sítí bývají obtížně dohledatelné, a proto jejich odstranění bývá zdlouhavé a nákladné. Všechny chyby v zapojení mohou způsobit pozvolné zhoršování kvality signálu až k nečekaným výpadkům celé sítě. Důležité je proto i hlídání zdánlivě fungujících sítí a včasná identifikace problému. Společnost Foxon nabízí testery pro permanentní analýzu sítí Profibus a Profinet, které hlídají kvalitu signálu a odhalují vznikající chyby v kabeláži.
 
Foxon jako první firma poskytuje nástroje pro permanentní hlídání optických kabelů POF (Plastic Optical Fiber) pro Profinet, které lze zajistit pomocí existujících prvků (např. switche Scalance), tj. bez nutnosti odstavení linky, odstřižení kabelů a doplnění dalšího hardwaru. Naměřené hodnoty rezervy a délky optického kabelu vypovídají o možnostech fungování komunikačního systému.
 
Moduly COMbricks od firmy Procentec jsou určeny pro dlouhodobé nepřetržité monitorování sítě Profibus. K diagnostikování sítě lze využít webový prohlížeč.
 
K okamžité diagnostice např. při servisním zásahu je vhodný tester a analyzátor sítě Profibus ProfiTrace 2 od firmy Procentec (obr. 2). Stačí jej připojit kabelem USB k počítači a ihned lze měřit signály A-B, analyzovat jednotlivé zprávy, graficky sledovat živé napětí na všech stanicích sítě najednou, zobrazit topologii sítě včetně vzdáleností, simulovat stanici master a na závěr vygenerovat detailní zprávu s výsledky.
 

Měření teplot

Teplota okolního prostředí má vliv na spotřebu energie, na životnost a spolehlivost průmyslových zařízení, na hygienu práce i na celkovou bezpečnost. Proto je třeba sledovat teploty ve výrobních halách a skladovacích prostorech, v serverovnách i uvnitř elektrických rozváděčů. Podle výsledků měření lze nastavit automatické ovládání ventilace nebo vybavit varovné hlášení o problému funkce klimatizace. Navíc každé zvýšení teploty u strojů a zařízení může znamenat blížící se poruchu a nutný servisní zásah.
 

Měření tlaků

Průmyslové podniky, které využívají hydraulické nebo pneumatické mechanismy a pohony, se setkávají s problémy způsobenými netěsnostmi vedení nebo s kolísáním dodávek stlačeného média. Měření tlaku je pro ně velmi důležité. Dalšími oblastmi, kde je nutné sledovat tlak, jsou potrubní rozvody, čerpací technika, větrání, klimatizace apod.
 
Bezdrátové snímače tlaku mohou fungovat přímo připojené na měřicí místo (např. odbočku potrubí), nebo lze využít převodníky na bezdrátový signál, které využívají analogový výstup (4 až 20 mA, 0 až 10 V) z jiného zařízení (např. z již existujícího snímače tlaku). Naměřené údaje jsou v další fázi převedeny zpět na hodnoty tlaku.
 

Řízení osvětlení

Snímače osvětlení lze využít při řízení osvětlení např. průmyslových hal a automatickou detekcí dostatečného osvětlení dosáhnout úspor odstraněním zbytečné spotřeby elektřiny. Výhodami jsou instalace bez změn dosavadní kabeláže, bezdrátový přenos i na vzdálenost stovek metrů a mobilní ovládání (umožňuje na dálku rozsvítit nebo zhasnout zvolenou oblast).
 

Představení platformy FIOT 365

FIOT 365 sdružuje do jediného balíčku produkty pro všechny úrovně „smart aplikací“:
  • bezdrátové snímače pro měření různých provozních veličin (s malou spotřebou, různými velikostmi podle napájecích baterií, též v robustním provedení, silnější baterií a krytím IP66 do provozních podmínek),
  • brány pro sběr a koncentraci dat (komunikace prostřednictvím USB, WiFi, Ethernetu, sběrnice Modbus, sítí 2G, 3G i LTE),
  • software pro zpracování a archivaci dat:– nízkonákladový iMonnit Portal pro menší množství dat v cloudu, popř. lokální iMonnit Express/Enterprise v rámci podniku (obě od firmy Monnit; obr. 3),– ThingWorx (od firmy PTC; obr. 3),
  • software pro velké objemy dat v cloudu nebo lokálním úložišti – kompletní modulární vertikální vývojová platforma, určená pro rychlý vývoj kompletních řešení pro IoT.
 
Hlavní vlastnosti platformy FIOT 365 jsou:
  • široká základna pro sběr dat (analogové i digitální signály, kabelové i bezdrátové přenosy, přenosy po distribuční síti – PLC atd.),
  • konektivita různých zařízení komunikujících různými protokoly na všech úrovních (provozní úroveň – snímače, podniková úroveň – systémy ERP),
  • integrace nejrůznějších rozhraní (RFID, OPC, MQTT, ZigBee, Bluetooth, QR, RestApi, LTE, 3G atd.),
  • analytické nástroje pro predikci poruch (s uplatněním systémů strojového učení),
  • přehledná vizualizace a výstupy (názorné a intuitivní, pomocí barevných semaforů, grafů),
  • databáze a prostor pro platnou uživatelskou dokumentaci,
  • umístění dat v internetovém úložišti (cloud – dostupné z celého světa) nebo lokálním úložišti (dostupné pouze v rámci podniku),
  • zpracování velkého množství dat (big data) – sběr dat z desetitisíců zařízení, současně obsluha statisíců požadavků a tisíců uživatelů,
  • škálovatelnost a jednoduchá správa (umožňuje další růst),
  • on-line dostupnost aktuálních dat po celý rok,
  • platba formou ročního pronájmu poskytnutých služeb (zajišťuje i servis od dodavatele, aktualizace softwaru atd.).
 
FIOT 365 poskytuje okamžitě aktuální data, dostupná z celého světa, která jsou potřebná pro rozhodování při havarijních stavech, k prezentacím na poradách apod. Odstraňuje nedostatky, jako jsou nejednotnost, nesrozumitelnost a neaktuálnost podání dat. FIOT 365 disponuje názorným a intuitivním prostředím dostupným jako webová aplikace – dashboardem, ve kterém uživatel může zobrazit, popř. ovládat:
  • náhled na provozní halu nebo stroj s rozmístěním senzorů a sledovaných zařízení,
  • aktuální stav zařízení,
  • informace v přehledných grafech, rostoucí či klesající trendy,
  • stavy baterií snímačů,
  • pop-up okna do jiných webových aplikací již existujících systémů (např. Combricks – stav sítě Profibus),
  • uživatelskou dokumentaci, návody a videozáznamy.
 
Novinkou v zapojení moderních technologií do údržby je využití rozšířené reality (augmented reality). V praxi to znamená, že uživatel na tabletu nebo chytrém telefonu spustí speciální aplikaci podobnou fotoaparátu, namíří jej např. na rozváděč a na displeji uvidí obrázek rozváděče s digitálními čísly – hodnotami např. aktuálních údajů o odběru elektřiny, trendu spotřeby apod. (obr. 3).
 
Společnost Foxon představí na veletrhu Amper všechny zmíněné možnosti pro condition monitoring. Návštěvníci budou mít možnost vyzkoušet si nová řešení a poradit se o jejich zapojení do existujících provozů.
 
Aktuální informace k připravované expozici budou dále zveřejňovány v e-mailovém zpravodaji a pro prvních 300 zájemců z řad nových i dosavadních odběratelů zpravodaje jsou připraveny pozvánky s unikátním kódem – elektronickou vstupenkou na veletrh Amper 2016. Přihlásit se k zasílání je možné na www.foxon.cz. Prezentaci produktů FIOT mohou zájemci zhlédnout také v rámci webináře Trendy v IIoT 2016 (pořádaného časopisem Control Engineering Česko), který se bude konat 1. března 2016.
 
 
Obr. 1. Náklady na údržbu
Obr. 2. Tester a analyzátor sítě Profibus ProfiTrace 2 od firmy Procentec
Obr. 3. Software iMonnit pro zobrazování dat uložených v cloudu
Obr. 4. Software ThingWorx využívá princip rozšířené reality