Témata
Zdroj: Camozzi

Prediktivní údržba díky datům z komponent

V posledních letech se neustále opakuje téma prediktivní údržby v průmyslové automatizaci, její praktické využití je však omezené a přístup k datům je obvykle pouze statický. Koneční uživatelé pouze zřídka využívají deterministická řešení spolu se souhrnnými ukazateli. Namísto toho ve svých databázích často spravují příliš velké množství dat, což představuje neúměrnou zátěž pro ně i pro jejich počítače.

Andrea Camisani

Technický ředitel pro mechatroniku (Mechatronics Technical Director) ve společnosti Camozzi Automation a ředitel pro výzkum (Research Director) ve společnosti Camozzi Group. 

Reklama

Prostřednictvím technologie Coilvision vybavila firma Camozzi své chytré komponenty – ventilové ostrovy a regulátory tlaku – kompletním integrovaným řešením, jež je založeno na faktu, že zařízení jsou díky integrované elektronice schopna provádět autodiagnostiku svého technického stavu, a zpracovat tak přesná data. Navíc jsou k hodnocení stavu opotřebení a efektivity poskytovány i údaje týkající se alarmů, varování, spotřeby energie, provozní teploty a napájecího napětí.

Zpracování dat se provádí v režimu Edge computing, zcela uvnitř dané komponenty, a to díky speciálním patentovaným algoritmům.

Princip funkce elektromagnetického ventilu

Elektromagnetický (solenoidový) ventil používá cívku vinutou okolo pohyblivého feromagnetického jádra, které se pohybuje uvnitř solenoidu v důsledku působení elektromagnetické síly generované průchodem proudu cívkou. Pohyb pohyblivého jádra pak vyvíjí mechanickou sílu, jež aktivuje šoupátko, které řídí mechanismus pneumatického ovládání.

Schéma fungování technologie Coilvision – propojení chytrých komponent vybavených čidly s webovou aplikací UVIX. (Zdroj: Camozzi)

Když je solenoid pod napětím, proud se zvyšuje, což vede ke vzniku magnetického pole s postupně rostoucí intenzitou, takovou, že přitáhne pohyblivé jádro. Tento pohyb feromagnetického předmětu uvnitř magnetického pole indukuje zpětnou elektromotorickou sílu (back EMF), působící proti změně proudu, která ji vyvolala, takže proud se při pohybu jádra dočasně snižuje, dokud není toto jádro úplně v pohybu. V tom okamžiku se proud znovu začne zvyšovat až na ustálenou hodnotu, omezenou odporem stejnosměrného proudu vlastního solenoidu.

Užitečné informace vyčtené z dat

Pro danou cívku je proud funkcí budicího napětí a odporu vlastní cívky, ale nabývá specifických obrazců, „patterns“ (neboli „morfologických signatur“) závisejících na zvláštních fyzikálních podmínkách každé součástky ventilu, takže se mění vlivem tření, opotřebení indukčních spojek nebo přehřátí. Tyto zvláštní fyzikální podmínky zároveň determinují technický stav solenoidu.

Další informace lze odvodit z proudových obrazců, například deltu (rozdíl hodnot) mezi kladnou a následující zápornou špičkou: jelikož je pohyblivé jádro do původní polohy vraceno pomocí pružiny, je možné z těchto dat vytěžit i informace o zlomené nebo opotřebované pružině.

Vlivem skutečnosti, že v elektromagnetickém ventilu dochází časem k elektrické a/nebo mechanické degradaci, má tento „proudový podpis“ tendenci se měnit, a to jak v časové ose, tak v ose amplitud, čímž poskytuje informace ohledně případných problémů či opotřebení.

Reklama
Reklama

Algoritmus založený na první derivaci proudu v časové doméně byl vyvinut tak, aby mapoval kladné a záporné špičky jako signaturu (podpis); proudové amplitudy se porovnávají s „klasifikovaným“, správným, chováním komponent tak, aby bylo možné uživateli hlásit konkrétní zjištěné podmínky.

Rovněž teplota solenoidu přispívá do zpracování užitečných informací týkajících se technického stavu systému. Zvýšení ztráty rozptylem, což znamená závadu, totiž odpovídajícím způsobem zvyšuje teplotu ventilu.

Některé příklady problémů, jež mají přímý vliv na amplitudu a tvar budicího proudu elektromagnetického ventilu DC, jsou změny impedance cívky dané částečnými zkraty na vinutí nebo mechanická degradace pohybujících se komponent, například v důsledku tření, či jejich nesouosost.

Technologie Coilvision pomáhá zkracovat doby zastavení stroje, protože monitoruje odpovídající správné fungování elektromagnetických ventilů a detekuje změny jak v pilotním proudu, tak v rychlostech přepínání.

Webová aplikace UVIX shromažďuje data z čidel chytrých komponent a zajišťuje vizualizaci těchto dat. (Zdroj: Camozzi)

Komunikační rozhraní a webová aplikace

Data mohou být přenášena prostřednictvím dvou odlišných rozhraní, která mohou být používána buď alternativně, nebo zároveň: WLAN a pólová sběrnice.

V prvním případě je možné si zdarma stáhnout ze stránek firmy Camozzi webovou aplikaci UVIX (Universal Visual Interface), což je software, který lze nainstalovat na platformách i386 (PC nebo brána IIoT, s operačním systémem Linux nebo Windows) a který shromažďuje data pocházející z chytrých komponent – tato data mohou být odeslána na platformu IIoT koncového zákazníka pomocí protokolu MQTT.

Pokud jde o pólové sběrnice, jsou k dispozici tyto protokoly: Profinet, Profibus-DP, CANOpen, Ethernet/IP a Ethercati; dnes jsou k dispozici i varianty IO-Link a IO-Link wireless. Díky těmto protokolům jsou informace zpracované technologií Coilvision k dispozici jako acyklická data.

Související články
Aby zákazník na vlastní oči viděl…

Produkty a systémy, jež pracují s kyslíkem, podléhají vysokým bezpečnostním pravidlům, neboť kyslík podporuje hoření. Ta zařízení, která pracují s kyslíkem a jsou určená pro medicínské účely, se navíc musejí vedle vysoké funkčnosti a bezpečnosti vykazovat také vysokou čistotou. Nejen výrobu ventilů určených pro medicínské účely si přijeli dva významní čeští zákazníci společnosti Camozzi prohlédnout do jejích italských výrobních závodů.

Na cestě ke zrození stroje, část 5: Zakázka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Kontakt s regionálními firmami je pro mě obrovskou inspirací

V cyklu podnikatelských příběhů jsme tentokrát měli možnost vyzpovídat Ing. Jiřího Holoubka, jehož profesní kariéra byla spojena především se společnosti ELCOM. V současné době se Jiří Holoubek vrcholově věnuje problematice Průmyslu 4.0.

Upínače jsou stejně důležité jako stroj nebo nástroj

Výrobní zařízení pro třískové obrábění s nástupem CNC řízení a víceosých technologií významně změnily požadavky na složitost obrobků, řezné nástroje a v konečném důsledku také na automatizaci a robotizaci. Čemu se však často nevěnuje tolik pozornosti, jsou upínací technologie i přesto, že mohou mít zásadní vliv na výslednou kvalitu obráběného dílu, ale i na náklady.

Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V tomto vydání jsme zástupcům firem položili následující otázku:

Fórum výrobních průmyslníků

Máte ve své výrobě stroje integrovány do sítě, monitorujete jejich provoz? Pokud ano, jaká data z jejich provozu získáváte a jaký mají pro vás význam? V opačném případě, je pro vás otázka monitoringu výrobních zařízení (výrobního procesu) v blízkém horizontu důležitá? Co od něj očekáváte?

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit