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  1. moneo:IIoT平台
  2. 应用案例

使用moneoSmartLimitWatcher进行智能的泵监测

密集的供给泵状态监测

供给泵是CIP装置的核心组件之一,可确保整个系统内的介质循环。若供给泵发生故障,则整个装置的流程都将停止。

由于泵在不同清洗步骤中的运行速度不同,因此实施静态监测非常困难。

目标是实施基于AI(人工智能)的泵监测,从而及时检测和报告任何偏离运行状态的情况,并实时执行维护工作。

最初情况

未执行泵的过程监测(包括振动和速度监测),或仅执行非常有限的监测(最多监测静态过程变量)。没有安装moneo等监测或可视化系统。因此,不能及时指示即将发生的泵损坏问题。

项目目标

记录关键过程变量,实施智能的泵监测。

利用合适的IO-Link传感器,记录泵的关键过程变量。

  • 流量
  • 速度
  • 压力
  • 温度
  • 振动数据

使用正常状态的数据记录来创建模型,以便在任何运行状态下都能实施监测,并识别与正常状态的偏差(异常)。

实施

将包括DataScienceToolbox和SmartLimitWatcher功能的moneo|RTM安装在中央服务器上。IO-Link主站通过内部VLAN连接至服务器。使用的传感器则分别连接至IO-Link主站。

moneo|RTM用于记录和可视化数据。DataScienceToolbox的SmartLimitWatcher功能则用于分析记录的数据并计算相应的模型。在示教阶段后,该模型可执行泵监测,并报告任何偏离正常状态的情况。

泵可以不同状态运行(例如负载和空载运行)。在不同的状态下,可以设置不同的阈值。DataScienceToolbox的SmartLimitWatcher功能支持动态设置阈值。若过程值超出特定的置信区间,则可像处理静态阈值一样发出相应的警告或警报。

为了监测流量(目标变量),使用了SmartLimitWatcher功能。SmartLimitWatcher使用各种支持变量(速度、泵压力、振动数据)进行监测。这些变量可描述不同运行状态下的流量特征。例如,当流量增大时,速度和泵压力也随之增大。

结果

  • 简单
    无需数据科学专业知识。该实用型解决方案带有简单的5步向导,适合生产和维护经理使用。
  • 方便
    自动提供数据和进行质量检查。无需复杂的数据预处理。
  • 智能
    选择最优的AI模型。自动建立模型和验证监测精度。
  • 可靠
    基于时间和状态的监测。利用目标变量的动态期望范围进行长期背景监测。
  • 可定制
    可自定义警告和警报,且异常情况的检测灵敏度可调。

数据记录提高了透明度,并带来了优化潜力。更长的装置正常运行时间则改善了整体过程。集成的警报管理可确保对过程参数变化作出快速响应,从而优化维护。所有这些措施都提高了过程和产品质量。moneo|RTM确保了详细的过程可视化。

效益

在未对现有PLC或软件进行任何更改或干预的情况下,成功实现了设备的数字化改造。

系统结构

  1. 速度监测
  2. 温度传感器
  3. 振动传感器
  4. 压力传感器
  5. 流量传感器
  6. IO-Link主站

操作界面

moneo操作界面上可以了解过程概况。

该操作界面可方便用户浏览装置的相关过程值。

  1. 泵出口的当前流量(L/min)
  2. 泵出口的当前压力(bar)
  3. 振动数据概况(a-RMS,v-RMS,a-Peak)
  4. 运行时间计数器
  5. 泵电机表面温度(°C)
  6. 电机速度(rpm)与流量(L/min)的对比

分析

分析功能用于访问历史数据和对比不同的过程值。示意图显示了启动①、运行②和停止③时的典型特征曲线。

可以看到,速度和压力曲线几乎是相同的。系统中的流量略有滞后,这是由介质惯性所导致,属于正常现象。

  • 蓝色 = 流量
  • 白色 = 压力
  • 绿色 = 速度

设置和规则:管理阈值

静态阈值

可以静态监测泵的不同参数,因为它们不受运行状态的影响。例如,在本案例中,电机温度不得超过50°C。通过设置静态警告和警报阈值,可以轻松实现这一点。

动态阈值(SmartLimitWatcher)

在本应用案例中,SmartLimitWatcher被用于监测泵的流量(目标变量)。
通过使用支持变量(泵压力、速度和加速度值),可以计算出相应的模型,创建围绕过程值的置信区间。它可定义不同运行状态下的流量阈值。

因此,可以通过参数(未激活、低、中和高)来调节高低警告和警报阈值的置信区间的灵敏度。这可实现隐藏任何误警告或误警报。

工单处理规则

该功能用于简单定义警告或警报触发后的处理:

  • 电子邮件通知
  • SAP集成

计算值

除了传感器的过程值外,moneo还会记录泵的运行时间。该功能可以利用“运行时间计数器”模板快速轻松地实施。

这需要描述运行状态的数据源②。在下面示例中,使用了速度信息并设置了以下阈值③:

  • <50rpm,泵关闭
  • >=50rpm,泵开启
  1. 运行时间计数器的名称
  2. 数据源
  3. 阈值
  4. 当前计数值/起始计数值(h)