SIPLUS CMS Systém pro prediktivní údržbu točivých strojů

Transkript

1 Systém pro prediktivní údržbu točivých strojů Siemens, s.r.o Všechna práva vyhrazena.

2 Obsah Vibrace a prediktivní údržba strojů 3 Jaké poruchy je možno diagnostikovat 8 Portfolio Siemens CMS 11 CMS CMS CMS Praktické příklady použití 22 Ukázkový příklad z Siemens Online Support 24

3 Vibrace a prediktivní údržba Každý točivý stroj vykazuje vibrace. Které vibrace jsou už škodlivé? Jaké konkrétní poruchy se za vibracemi skrývají? Jak dlouho bude ještě stroj spolehlivě pracovat? Vám tyto otázky pomůže vyřešit! Strana 3

4 Vibrace a prediktivní údržba Optická prohlídka Dotykem Poslech Kouř, zápach Teplo Zvuk Smyslově nemožné Minuty Dny Týdny Měsíce Čas do fatální poruchy Strana 4

5 Vibrace a prediktivní údržba Ideální kmitající systém s Amplituda Legenda: Výchylka vibrací s (mm) Výchylka vibrací Rychlost vibrací Zrychlení vibrací v Rychlost vibrací v (mm/s) t Doporučeno pracovat s rychlostí vibrací Doporučeno pracovat se zrychlením vibrací s max t a Zrychlení vibrací a (m/s 2 ) t 2/10Hz 400Hz 1kHz 3kHz Frekvence (log) Strana 5

6 Vibrace a prediktivní údržba Vibration variable Vibration variable Vibration variable Vibration variable Time Frequency Time Frequency Celkové vibrace stroje jsou složeny z velkého množství elementárních vibrací a jejich harmonických složek. Časový průběh FFT Frekvenční spektrum Strana 6

7 Míra vibrací Vibrace a prediktivní údržba Porucha Oprava provedena Alarm Nový stroj Vyžadována oprava Záběh Varování Pracovní fáze stroje Čas Strana 7

8 Typické poruchy pro vibrodiagnostiku Konkrétní typ poruchy se určí z frekvenčních spekter vibračních veličin. Ventilátor/Čerpadlo Porucha lopatek Rezonance Převodovka Nesouosost Pohon Porucha statorového vinutí Prasklá rotorová tyč, aj Nevývaha Porucha ozubení Porucha ložisek Prediktivní údržba s více než jen monitorování stavu motorů Mechanické chyby Rezonance Porucha ložisek Nesouosost Nevývaha Porucha ozubení Usazeniny v systému, aj Elektrické chyby Porucha statorového vinutí Porucha rotorového vinutí Strana 8

9 2 x f IR 3 x f IR Typické poruchy pro vibrodiagnostiku - příklady Nevývaha ^ v [mm/s] 1 x f rot 2 x f rot 3 x f rot f [Hz] Uvolněná patka a[m/s²] Ložiskové frekvence ^ v [mm/s] 1 x f rot 2 x f rot 3 x f rot 1 x f IR Strana 9 f [Hz] f [Hz]

10 Typické poruchy pro vibrodiagnostiku Norma ČSN ISO (10816) určuje limity vrms pro varování a alarm pro elektrické stroje podle jejich výkonu a usazení. Limity pro ostatní vibro-veličiny nejsou dány žádnou normou. Existuje však množství doporučení, jak je určit. Strana 10

11 Řada Siemens Siplus CMS CMS1200 Integrovatelný a volně rozšiřitelný Signálový modul do systému S Až 7 modulů na jedno PLC. Nastavení přes TIA Portal a webové rozhraní. CMS2000 Samostatný a modulární Samostatně pracující modul konfigurovatelný přes webové rozhraní. Rozšiřitelný o další vibro a teplotní vstupy. CMS4000 Výkonný a volně konfigurovatelný Samostatný modulární systém pro sledování kluzných ložisek, velkých soustrojí, výrobních linek, aj. Nastavuje se přes program X-Tools. Strana 11

12 1200 Jednoduchá integrace prediktivní údržby do světa TIA Portal Funkce GSDML a knihovna s funkčními bloky do TIA Portal možno stáhnout ze Siemens webu Online monitoring motorů, čerpadel, ventilátorů, aj. v otáčkách od 3 do ot. /min. Výpočet FFT a efektivních hodnot uvnitř jednotky Vizualizace dat přes integ. web Možnost online streamovat data do programu X-Tools pro podrobnější analýzu systému Přínosy Jednoduchá integrace do TIA Portal projektu a nastavení funkcí vibrodiagnostiky. Včasné varování o blížící se poruše. Zavedení prediktivní údržby. Nezatěžuje PLC dalšími složitými výpočty. Jen mu předává hodnoty o stavu zařízení. Podrobná analýza monitorovaného stroje i za rámec možností modulu CMS1200! Strana 12

13 1200 Jednoduchá integrace prediktivní údržby do řídícího systému CMS X-Tools pro podrobnou analýzu vibrací SCADA - WinCC MindSphere Siemens Cloud Příklad CMS1200 (modul SM1281) PROFINET/ Ethernet SIMATIC IPC SIMATIC S plus 2x SM 1281 Soustrojí: motor převodovka ložisko čerpadlo Strana 13 Vzdálený přístup Data o stavu stroje součástí TIA projektu. Možnost připojit 4 IEPE čidla na modul SM1281. Maximálně 7 modulů SM1281 na PLC, tzn. až 28 IEPE čidel na PLC Funkce výpočtu otáček stroje z naměřených vibračních průběhů. Integrované webové stránky v modulu SM1281 pro přístup k diagnostice stroje. Integrovaný do MindConnect Edge Analytics, condition monitoring balíček pro MindSphere. Interní monitoring vibrací v rozsahu 0, Hz. Možnost připojení k SW X-Tools (monitoring vibrací až do 46 khz, vizualizace, uložení dat, připojení k PLC, ).

14 1200 Jednoduchá integrace prediktivní údržby do řídícího systému Oddělení sítí při použití SM1281 S sběrnice SIMATIC PLC SIMATIC S SM 1281 Workstation Průmyslová (řídící) síť Vzdálený přístup k monitoringu Strana 14

15 1200 Jednoduchá integrace prediktivní údržby do světa TIA Portal Knihovna LSM1281 volně ke stažení ze stránek Siemens support Funkční blok FB pro informace a řízení modulu SM1281 Funkce FC pro nastavení a informace z jednoho kanálu SM1281 Strana 15

16 1200 Jednoduchá integrace prediktivní údržby do světa TIA Portal Login area Name of the logged in user, login-/logout function Titel area Device name, date and time, current operating mode, switching of the operating mode Navigation area Navigation tree that displays all the web pages that can be selected for the device Strana 16

17 2000 Samostatný CMS modul pro snadný monitoring vibrací Base modul rozšiřitelný o další IEPE a teplotní vstupy 2 (samostatný base modul), 9 nebo 16 IEPE vibro vstupů a až 6 teplotních vstupů (různé druhy) + Nepotřebuje žádný další SW k nastavení a analýze vibrací Všechny funkce nastavitelné přes integrované webové stránky + Base modul obsahuje funkce a I/O pro interakci s okolím: Snadné zvýšení spolehlivosti stávajících strojů a soustrojí bez nutnosti zásahu do řídícího systému Pro všechny druhy točivých strojů: motory, generátory, ventilátory, čerpadla, mlýny,... + Base modul VIB-MUX modul Teplotnímodul 2 AI, 3 DO, 3 DI, y (otáčky, blokování funkce, překročení limitu, ) + Ukládání surových dat a vibračních spekter pro další zpracování a porovnání. + Strana 17

18 2000 Samostatný CMS modul pro snadný monitoring vibrací Vzdálený přístup Binární IO PLC Strana 18

19 4000 Výkonný, modulární, rozsáhlý. Zajišťuje spolehlivost celých výrobních linek a závodů: Propojení až 30 modulů s 6 vstupy, tzn. až 180 vstupů s vzorkovací frekvencí až 192 khz! Nastavuje se přes software X- Tools: největší možnosti diagnostiky díky řadě knihovních funkcí a možnosti tvorby uživatelsky definovaných funkcí. + + Díky vysokému průmyslovému krytí IP67 a ATEX II 3G je vhodný pro montáž přímo do provozu. + Možnost propojení modulů na velké vzdálenosti pomocí optického kabelu a opakovačů (až 500 metrů). Pro přenos velkých dat mezi moduly se používá sběrnice Firewire. + Jako jediný je vhodný i pro spolehlivý monitoring kluzných ložisek. + Strana 19

20 Společné výhody Siemens jednotek Digitalizace údržby Ukládání a možná zpětná analýza průběhů vibrací Připojení na cloudové aplikace Možnost vyhodnocování dat pomocí umělé inteligence + Úspory v údržbě a výrobě Prodloužení životnosti stroje Úspora náhradních dílů Ochrana okolních strojů Jednoduché odhalování chyb + Spolehlivá výroba + Systémové přínosy Průběžná znalost stavu výrobního Snadné nastavení systému Plánovaní potřebných oprav do nejvhodnější doby Jednoduchá diagnostika Otevřené komunikační protokoly Jednoduchá rozšiřitelnost + Dále jsou součástí nabídky Siemens CMS IEPE akcelerometry, kabely, uchycení stínění Strana 20

21 Technické data Siemens Siplus CMS CMS1200 CMS2000 CMS4000 Objednávací číslo 6AT8007-6AT8002-6AT8000- Nasazení SIMATIC S signálový modul Samostatný modulární systém Samostatný modulární systém, rozsáhlé aplikace, kluzná ložiska Max. počet a typ připojitelných sensorů Na SM 1281: 4 IEPE - akcelerometry 1 otáčkový sensor (digitální) Na CPU: max. 7 SM IEPE - akcelerometrů 1 otáčkový sensor (digitální) 6 teplotních (PT 100/1000, NTC, KTY) 2 analogové vstupy (0-20 ma) 180 sensorů: IEPE nebo analog Druhy funkcí vrms, arms, DKW, apeak (jen CMS1200), frekvenční analýza FFT, obálka Volně programovatelné Výstupní data Komunikace Časový průběh ve.wav nebo onlinedata-streaming do X-Tools, Procesní data.csv-/text-format Web service (HTTP), FTP klient, S vnitřní sběrnice Časový průběh ve.wav nebo onlinedata-streaming do X-Tools, Web service (HTTP), online-datastreaming do CMS X-Tools, y Zpracování dat Integrované v modulu Integrované v modulu CMS X-Tools Certifikace Strana 21 SM1281: CE, UL, CSA, RCM, KC, EAC Shipbuilding: LR, DNV-GL, ABS, PRS,KR, NK, BV, CCS Basic unit, VIB-MUX, Temperature module: CE, UL, CSA, RCM, KC, EAC Všechny procesní a systémové v.csv a DIAdem-formatu IEEE1394a (Firewire), SW-Nodes (OPC UA, S7 PLC) IFN VIB-ACC, IFN AI: CE, RCM, KC, EAC, ATEX II 36, IECEx, Zone2

22 Příklad použití: 2x 200kW el. motory a ventilátorem Nový rozvaděč diagnostiky Původní rozvaděč Max. 100m HMI TP1200 PM 1207 CSM 1277 CPU 1214C SM 1281 SM 1281 CPU 1512SP SINAMICS G120 SINAMICSG120 Strana 22

23 Příklad použití: Navíječ odvíječ, vzdálený přístup Client Access Point CPU 1214C SM1 Wrap 1 Get. Ab. Axis SM2 Wrap 1 Motor Get. Ein. SM3 Wrap 2 Motor Get. Ein. SM4 Wrap 2 Get. Ab. Axis Client Sleeve tensioner BS Sleeve tensioner BS Navíječ Odvíječ Sleeve tensioner AS Sleeve tensioner AS Motor spojka převodovka Strana 23

24 Ukázkový program pro S SM1281 CPU S7-1212C, SM1281 s firmware 3.1, TP1200 Comfort, Sinamics V90 PN. Příklad použití knihovních funkčních bloků k SM1281, návrh rozhraní pro výměnu dat s průmyslovým HMI panelem a design vizualizace faceplaty, obrazovky, aj. Odkaz na ukázkový příklad zde Strana 24

25 Děkuji za pozornost Kontakt: Zdeněk Zima RC-CZ DF FA AS Siemensova Praha 13, Česká republika Mobil: zdenek.zima@siemens.com siemens.com/siplus-cms Strana 25