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Steuern & Vernetzen

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Erweitertes Condition Monitoring

Text: Heribert Einwag, Eaton
In Zeiten der Smart Factory geht es auch darum, mehr Informationen über den Zustand von einzelnen Komponenten zu sammeln. Mit Hilfe dieser Daten lassen sich Diagnosestrategien entwickeln. Zur Analyse kommen meist hochspezialisierte Systeme zum Einsatz, die mit Hilfe entsprechender Sensorik und Auswerteverfahren die gewünschten Informationen bereitstellen.

Condition Monitoring verfolgt das Ziel, die Sicherheit von Maschinen und Anlagen sowie deren Betriebssicherheit zu gewährleisten beziehungsweise zu erhöhen. Die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch Minimierung von unerwarteten Fehlersituationen und die Verbesserung von Wartungsintervallen durch Auswerten von Informationen, sind für nahezu alle Anwendungen wünschenswert. Damit erweitert sich der Horizont der zu betrachtenden Geräte erheblich. Auch einfache Komponenten wie klassische Schaltgeräte oder passive Einheiten rücken ins Blickfeld.

Um Aussagen über den Zustand von Maschinenteilen oder eingesetzten Komponenten treffen zu können, müssen die relevanten Informationen erfasst und ausgewertet werden. Zum einen bedarf es hierfür der Sensorik, zum anderen der Übertragung und Analyse der Informationen. Dies hat heutzutage die Projektierung und Installation entsprechender Komponenten zur Folge, die zusätzlichen Platzbedarf im Schaltschrank einnehmen. Zudem erfordert die Übermittlung der Informa­tionen zur Auswertung an die Steuerung einen entsprechenden Verdrahtungsaufwand. Ziel muss es jedoch sein, dass Geräte diese Informationen direkt bereitstellen und die Übertragung über ein Kommunikationsmedium erfolgt.

Kommunikationssystem für Schaltgeräte

Die technische Voraussetzung hierfür liefert Eatons Kommunikationssystem SmartWire-DT. Durch Abmessungen von nur 9 x 9 mm kann der ASIC-Baustein selbst in kleine Geräte wie Schalter, Taster oder Sensoren eingebaut werden. Der ASIC beinhaltet sowohl die Recheneinheit für die Abarbeitung eigenständiger Programmlogik nebst aller benötigter digitaler und analoger Peripherie als auch das Kommunikationsinterface. Die Kommunikationsfähigkeit umfasst an einem Netzwerk bis zu 99 Busteilnehmer, verteilt über eine Distanz von 600 Metern. Die Datenmenge kann bis zu 1000 Byte betragen, bei Baudraten bis 2 Mbit/s. Über Feldbusgateways lässt sich das System an alle industriellen Feldbusstandards anschließen.

Statt die benötigten Informationen durch Installation externer Sensorik zu erhalten, liefert das Gerät selber diese Informationen. Im Falle eines Befehls-/Meldegerätes ist dies zum Beispiel die Information, dass das Tastenelement defekt ist und ausgetauscht werden muss oder eine unzulässige Schaltposition vorliegt. Dies sind Daten, die heute bei mechanischen Tastern nicht verfügbar sind. Im Fehlerfall passiert bei den elektromechanischen Tastern einfach nichts bei einer Betätigung, ohne dass es hierfür zuvor Anzeichen gab. Geräte wie Eatons elektronischer Motorstarter PKE bieten zusätzliche Mehrwerte: Daten zum installierten Typ oder eingestelltem Überlaststrom ermöglichen die Überprüfung der korrekten Installation; Angaben zum aktuellen Strom und Status der thermischen Verhältnisse liefern kontinuierliche Daten über den Zustand des angeschlossenen Motors. Damit lassen sich Überlastsituationen rechtzeitig erkennen und gegebenenfalls beseitigen. Auch der neue Drehzahlstarter PowerXL DE1 kann über SmartWire-DT gesteuert, parametriert und diagnostiziert werden.

Intelligente Schlauchüberwachung

Ähnliche Prinzipien, die auf elektrotechnische Komponenten zutreffen, gelten auch für die Hydraulik. Innere Drahtermüdung aufgrund von hohen Lastzyklen sowie externe Beschädigungen sind die zwei häufigsten Ursachen für das Versagen von Schlauchleitungen. Viele Unternehmen versuchen das Risiko dadurch zu minimieren, dass sie Schläuche in regelmäßigen Abständen austauschen. Daraus folgen höhere Kosten und Materialverbrauch. Daher hat Eaton in Zusammenarbeit mit der Purdue University in den USA LifeSense entwickelt, ein permanentes Überwachungssystem für Hydraulikschlauchleitungen, das einen bevorstehenden Ausfall erkennt und meldet. Tests zeigen, dass Schlauchleitungen mit LifeSense um eine bis zu 50 Prozent längere Lebensdauer haben. Darüber hinaus kann die Echtzeitüberwachung sowohl die Sicherheit am Arbeitsplatz als auch die Produktivität und Wirtschaftlichkeit erhöhen. Somit wird es möglich, Anlagenausfallzeiten, Umweltprobleme und damit verbundene Kollateralschäden zu vermeiden. Die Beispiele zeigen, dass Condition Monitoring nun auch für Komponenten einsetzbar ist, die bisher nicht betrachtet wurden. Grundlage hierfür ist eine Technik wie SmartWire-DT, welche die Messwerterfassung und die Kommunikationsfähigkeit zu etablierten industriellen Standards beherrscht.

Weiterführende Infos finden Sie auch in dieser Powerpoint-Präsentation , die im Zuge eines Vortrags auf Hannover Messe 2015 entstand.

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