Sorgfältige Überwachung ist der Schlüssel, um kostspielige Geräteausfälle zu verhindern.

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Motoren immer im Blick Elektromotoren einfach mit dem IIoT verbinden

02.12.2020

Elektromotoren werden in Produktionsanlagen regelmäßig geprüft und gewartet, um ungeplanten Anlagenstillständen vorzubeugen, oft rein manuell, manchmal auch per Condition Monitoring auf Steuerungsebene. Eine neue retrofit-fähige Lösung unterstützt die einfache IIoT Integration eines Elektromotors in die bestehende elektrische Infrastruktur und in neue oder bestehende Datennetzwerke. Durch die Verbindung ins IIoT lässt sich Wartungspersonal zielgerichteter einsetzen, als dies mit dezentralen Lösungen oder festen Wartungsintervallen möglich ist.

Rotierende Geräte, wie Motoren, Pumpen oder Getriebe sind millionenfach in Produktionsanlagen zu finden. Je nach Belastung verschleißen sie unterschiedlich schnell. Will man kostspielige Ausfälle vermeiden, müssen die Geräte sorgfältig überwacht werden – was natürlich auch Kosten verursacht. Besonders gilt dies für manuelle Prüfungen. Effizienter sind automatisierte Verfahren, wie CMS (condition monitoring).

Hierbei werden verschiedene Parameter, wie Stromaufnahme oder Temperaturwerte kontinuierlich erfasst und ausgewertet. Weidmüller hat diesen Ansatz konsequent weiterentwickelt und mit u-sense eine industriefähige Lösung geschaffen, um alle elektrischen Daten im IIoT, dem Industrial Ethernet of Things, bereitzustellen. Dies ist problemlos auch nachträglich möglich. So lassen sich auch einfache Asynchronmotoren in ein Industrie 4.0 Umfeld integrieren und analysieren.

u-sense liefert durch das smarte Preprocessing die Daten, die der Anlagenbetreiber für eine predictive Überwachung benötigt. Zusätzlich berücksichtigt das Produkt alle Anschlussvarianten von E-Motoren. In Verbindung mit einer nachgeschalteten Analytics Software können Fehler automatisiert erkannt und Handlungsempfehlungen gegeben werden. Die erfassten Daten werden an die Cloud oder an einen lokalen Server übertragen; Dashboards geben dann dem Anwender einen schnellen Überblick. So lassen sich Standzeiten von Motoren und damit die Anlagenverfügbarkeit erhöhen, sowie die Kosten für Wartungen und Reparaturen senken.

Weidmüller bietet mit u-sense die passende Lösung, um dem Anwender eine durchgängige Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud zu ermöglichen: Den universellen Stromsensor u-sense energy drives und den Vibrationssensor u-sense vibration. Beide Geräte enthalten hochwertige Sensoren und sind durch robuste Gehäuse sowie eine industrietaugliche Anschluss- und Kommunikationstechnik für die maschinennahe Montage geeignet.

Maschinennahe Datenerfassung

u-sense energy drives erfasst alle relevanten elektrischen Zustände eines Elektromotors und stellt diese in einem IIoT-Netzwerk zur Verfügung. Dabei kommen industrieübliche Sensoren zum Einsatz, die den Strom und Spannungsverlauf mit einer Genauigkeit von 3 Prozent bei einer Abtastrate von 1 kHz erfassen. Über digitale und analoge Eingänge lassen sich bei Bedarf weitere Sensoren integrieren. Ein Controlmodul verarbeitet die erfassten Zustände und digitalisiert diese, so dass sowohl direkt gemessene als auch berechnete elektrische Größen angezeigt werden. Damit stehen nicht nur Messwerte für Spannung und Ströme aller Phasen, sondern beispielsweise auch Wirk- und Blindleistung, Schaltzyklen oder Betriebsstunden sowohl lokal wie auch weltweit zur Verfügung.

Die Kommunikation der Daten via Modbus RTU (Remote Terminal Unit) Protokoll und RS485 Busleitung nach IEC 61158 ermöglicht eine stabile und sichere Übertragung auch über weite Strecken. Die offene Protokollstruktur erlaubt eine einfache Integration in vorhandene Netzwerke. Dank des IP65-Gehäuses und der PUSH IN-Anschlusstechnik zur schnellen Installation, lässt sich das Gerät sehr einfach dicht am Motor installieren. Hierfür sind nur kurze Stillstandszeiten erforderlich. Eine separate Spannungsversorgung stellt die ständige Verfügbarkeit sicher und ermöglicht die Erfassung von Daten ohne Zeitverzögerung.

Schwingungsspezialist

Vibrationen verraten viel über den Zustand eines Antriebes: ob er gleichmäßig läuft oder sich Verschleißerscheinungen abzeichnen. Mit dem Smart Sensor u-sense vibration von Weidmüller lassen sich Vibrationen erfassen, lange bevor das Bauteil ausfällt. Der Sensor ist zur Montage an rotierenden Teilen ausgelegt, weshalb er ohne jede Verdrahtung auskommt. Die Übertragung erfolgt per Bluetooth Low Energy 5.0; als Stromversorgung dient eine auswechselbare AA-Batterie. Da die Kommunikation ereignisorientiert und damit energiesparend erfolgt, sind Standzeiten von bis zu zwei Jahren möglich.

Der Messbereich umfasst 2 g – 16 g bei einer Abtastrate von 1 kHz. Das IP66 / IP67- geschützte Gehäuse bietet vielfältige Montagemöglichkeiten und ist dank der einfachen Installation ohne lange Stillstandzeiten in bestehende Anlagen zu integrieren. Spezialwerkzeug wird hierfür nicht benötigt. Die Montage kann an Kühlrippen oder direkt an einem drehenden Bauteil erfolgen. Der Sensor ist für einen Einsatz unter erschwerten Bedingungen ausgelegt: so darf die Umgebungstemperatur zwischen -20° C und +85° C betragen. Zertifikate, wie FCC, cULusx, ATEX, IECEX (Zone 2) erweitern das Einsatzspektrum zusätzlich.

Geeignet für Greenfield und Brownfield

Der Weg ins Industrial IoT muss nicht kompliziert sein. Egal, ob ein Zugang zu wertvollen Motordaten oder eine Cloudanbindung benötigt wird, Weidmüller bietet mit u-sense passende Komponenten und Services und ermöglicht so den einfachen Zugang ins Industrial IoT.

Mit dem umfassenden, zukunftsorientierten und aufeinander abgestimmten IoT-fähigen Portfolio gelingt der Weg zum Industrial IoT - „from data to value“, sowohl für Greenfield- als auch für Brownfieldapplikationen. Die Lösungen aus den Bereichen Datenerfassung, -vorverarbeitung und -kommunikation bilden dabei die Infrastruktur, um darauf aufbauend die logische Verknüpfung und Auswertung der gesammelten Informationen - die Datenanalyse - aufzusetzen.

Eins ist dabei klar: Das Industrial IoT ist kein Selbstzweck. Die Mehrwerte erschließen sich im konkreten Anwendungsfall: Ob es beispielsweise um die Erhöhung der Anlageneffizienz oder den effizienteren Einsatz von Servicetechnikern dank Remote Maintenance geht. Nicht zuletzt bietet Weidmüller Kunden die Möglichkeit, neue Geschäftsmodelle durch den Einsatz künstlicher Intelligenz zu entwickeln, ohne dabei selbst Data Scientist zu sein – und gestaltet gemeinsam mit und für den Anwender die digitale Transformation: Einfach und effizient.

Bildergalerie

  • Weidmüller u-sense energy drives unterstützt die einfache IIoT Integration eines Elektromotors in die bestehende elektrische Infrastruktur und in neue oder bestehende Datennetzwerke.

    Bild: Weidmüller

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