- moneo：IIoT平台
- 应用案例
根据电流消耗检测压缩机的工作状态
根据工作状态检测压缩机的运行时间。
压缩机的正常运行对于生产过程至关重要。其可用性对于许多生产相关系统和过程都有巨大影响。
通过根据功耗检测压缩机的实际运行时间，提供重要的工作状态数据。
原则上，维护是定期进行的。因此，渐进式损坏的检测时间会过晚，从而导致意外停机和高昂的维修成本。
最初情况
不对压缩机进行按需维护
此前，运行时间都只根据压缩机驱动器的转速进行检测，而不是根据实际使用情况。
压缩机有不同的工作状态。由于负载不同，压缩机的各个组件可能随时间推移而受到不同程度的应力。在空载模式下，压缩机是闲置的，不会发生磨损。
目前，压缩机的运行时间仅根据驱动电机的速度进行检测。这种方法无法区分空载和有载。
因此，无法检测空载/有载工作范围下的运行时间。
无论系统在此期间实际使用了多长时间，维护都是定期进行的。
项目目标
通过检测压缩机的电流消耗并在moneo中进行进一步处理，构建按需维护的基础
目标是通过数据采集来实施按需维护。
电流消耗值使用电流转换器来测量。并且，还将确定和可视化压缩机的不同工作范围，并计算它们各自对应的时间。此外，还会检测可用寿命以及相关的磨损情况。
实施
moneo RTM安装在服务器上。IO-Link主站通过内部VLAN连接至服务器。
ifm拥有广泛的自动化组件。该应用选用了ZJF055电流转换器和用于模拟量信号的DP2200评估系统及显示器。
其中，电流转换器用于压缩机三相供电线路中的一相。转换器的测量值在信号输出端以4...20mA的形式提供。该数值通过DP2200从4...20 mA信号转换为IO-Link信号。必须考虑到DP2200的内部负载已激活。
数据通过AL1352系列IO-Link主站提供给moneo RTM。
为了获取有用的过程值，必须将电流转换器的测量值转换为转换器的实际电流值（4 mA ≙ 0 A，20 mA ≙ 50 A）。这在moneo RTM中通过“计算值”功能完成。
在分析中，计算的电流值随后被用于识别压缩机的相应工作范围。
| 工作范围 | 电流消耗A |
|---|---|
| 关 | <1 |
| 空载 | 1 – 40 |
| 有载 | >40 |
结果
实施按需维护
通过检测消耗的电流，可以确定当前的工作范围。这可实现对压缩机相应工作范围的运行时间的计算。基于该数据，可以根据需求来实施压缩机的维护。
评估工厂产能利用率
此外，还可计算工厂产能利用率方面的信息。
例如，当扩建工厂时，可以利用该数据来确定现有压缩机的产能是否充足。
另外，还可评估可用压缩机产能以及使用不同组合装置时的能源成本节省可能。
系统结构
- 电流转换器
- 用于将4..20 mA模拟量信号转换为IO-Link信号的信号转换器（DP2200）
- IO-Link主站
操作界面
在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。
- 运行时间计数器（关闭）
- 运行时间计数器（空载）
- 运行时间计数器（有载）
- 空载运行时间与总运行时间的比值
- 有载运行时间与总运行时间的比值
分析
分析功能可用于访问历史数据和比较不同的过程值。典型的特征曲线如示意图所示：
- 关闭 (a) - 有载 (b) - 空载 (c)
可以看到，有载和空载的速度（紫色）是相同的。然而，这两个工作范围下的电流消耗（蓝色）以及转换的做功存在明显差异。
- 关闭和有载工作范围下速度达到最大值时的电流消耗
- 有载工作范围下的电流消耗
设置和规则：管理阈值
静态阈值
各个工作状态下的运行时间可以静态监测。例如，相应的工单可以在有载工作范围下达到特定运行时间或达到特定的总运行时间时生成。为此，可以使用警告和警报工单来进行及时规划。
- 有载工作范围下运行时间达到950小时时发出警告
- 有载工作范围下运行时间达到1000小时时发出警报
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
“计算值”功能用于进一步处理过程数据。
将模拟量值转换为电流值
在该应用案例中，传感器提供的模拟量电流信号被转换成通过导体的电流值（A）。
电机电流= (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)
Dataflow Modeler
- 电流转换器的模拟量电流值（4...20 mA）
- 模拟量起点（0...4 mA）
- 模拟量终点（50...20 mA）
- 模拟量电流值变化幅度（20 mA - 4 mA = 16 mA）
- 模拟量值偏差（4...20 mA到0...16 mA）
- 计算起点和终点的差值（AEP – ASP = ∆A）
- 计算电流与mA电流的因子（∆A / 16 mA =因子）
- 将电流值（0...16 mA）乘以因子
- 四舍五入到小数点后一位
- 得到电流（A）
计算运行时间
通过分析功能确定的各工作范围下的电流消耗值可用于创建不同的运行时间计数器。这些计数器可以计算各个工作状态下的时间。
- 工作范围下的最小电流消耗（A）
- 电流消耗（A）
- 工作范围下的最大电流消耗（A）
- 电流消耗与最小电流消耗的比较
- 电流消耗与最大电流消耗的比较
- 最大电流消耗和最小电流消耗的逻辑与（AND）
- 时间计数器
- 得到时间（h）
确定总运行时间
压缩机的总运行时间（关闭 + 空载 + 有载）通过将各运行时间计数器相加得到。
总时间 = 关闭 + 空载 + 有载
- 关闭运行时间（h）
- 空载运行时间（h）
- 有载运行时间（h）
- 将空载和有载运行时间相加（h）
- 将空载和有载运行时间之和与关闭运行时间相加（h）
- 四舍五入到小数点后一位
- 得到运行时间（h）
计算各工作状态的比值
通过进一步计算，还可得到各工作范围下运行时间与总运行时间的比值。
这可便于浏览压缩机利用率。
- 有载运行时间
- 压缩机总运行时间
- 常数100%
- 有载运行时间与总运行时间的比值
- 将比值乘以100%
- 得到比值（%）
