测量机状态监测可靠性软件

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

传感器将设备连接到集成状态监测系统,通过检测异常模式,并在实际故障发生前预测停机事件,极大地提高了可靠性和生产率。

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。

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。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。欧宝娱乐入口

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访问,包括通过安全云VPN连接。这些模块直接与主机PLC进行数据通信,从而实现基于来自状态监测模块的设备数据和来自其他PLC输入的过程数据的控制。欧宝娱乐入口

根据网络配置的不同,模块数据可以通过PLC的集成自动化套件访问,也可以通过任何联网设备上的浏览器通过车载网络服务器访问。这意味着不需要特殊软件就可以查看设备运行状况数据。欧宝娱乐入口因为这些模块执行内置的数据日志记录,用户可以通过基于web的仪表板随着时间的推移审查机器的性能。

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。

本质上,基于特征的分析是利用机械速度和加速度数据的均方根分析进行机器健康监测。对于轴承和其他部件,这种分析很容易配置和监控,当运动超过制造商建议时,可以产生警报。虽然这是有效的预测性维护的一个很好的起点,但仅基于特征的分析并不能揭示正在发生的振动损伤类型。

为了发现损伤的类型,频率选择分析可以将特征分析中识别的净振动频率分解成包含的振动信号集合。使用快速傅里叶变换(FFT)算法将这些信号叠加在各自的频谱上,CMS在内部执行这个数学操作。

FFT计算结果显示轴承损伤类型如下:

•不平衡偏心
•软脚错位
旋转松动
转子摩擦
叶片故障
电场的缺点
齿轮啮合的缺点
滚柱轴承噪音。

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。

更换轴承的交货期是几个月,但早期预警提供了在等待期间继续生产的时间。一旦更换部件到达并安装完毕,他们发现旧轴承上有相当大的损坏。如果不采取任何措施,轴承可能会完全失效,所以早期检测可能会使制造商免于数月的计划外停机。

预测性维修的未来

机械和电气损坏的早期检测是减少计划外停机的最有效方法之一,而集成的CMS可以提供机器健康状况的透明度,从而实现这一点。此外,这些通知有助于操作、管理、维护、资源计划和工程人员通过预测机器故障更有效地执行他们的工作。

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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