Vysoká dostupnost zařízení je nejefektivnějším nástrojem ke zvýšení produktivity, čím méně je prostojů, tím lépe. Proto je důležité identifikovat potenciální zdroje poruch a včas provést příslušnou údržbu. Systémy pro kontrolu stavu zařízení Siplus CMS (Condition Monitoring Systems) od společnosti Siemens jsou ideální pro monitoring mechanických komponentů.
Použitím těchto systémů lze mít všechny stroje a celá zařízení permanentně pod dohledem.
Systémy Siplus CMS se používají pro trvalé monitorování (elektro)mechanických komponentů, jako jsou motory, generátory, ventilátory, čerpadla nebo převodovky, přičemž lze hlídat a včas varovat například při nevyváženosti, porušení souososti, při závadě na převodovce nebo při špatném stavu valivých ložisek. Použití těchto systémů umožňuje prediktivní údržbu. Provoz údržby je proto možné naplánovat a implementovat včas. Při dlouhodobém provozu bez poruch lze na základě dokumentovaných trendů včas zjistit významné změny vzniklé následkem opotřebení nebo způsobené jiným poškozením. Předvídatelné problémy lze tedy odstranit už při jejich vzniku, dříve než dojde k větším škodám nebo dokonce k celkovému výpadku s často vysokými náklady.
Řešení na míru
Společnost Siemens nabízí tři různé systémy hlídání stavu od kompaktního a jednoduchého po modulární a výkonný.
Siplus CMS1000
Představitelem jednoduchého vstupního systému pro hlídání vibrací strojů a pro hlídání stavu valivých ložisek v průmyslovém prostředí s pevnými nebo variabilními otáčkami je Siplus CMS1000. Jeho výhodou je snadné použití bez expertních znalostí. Systém Siplus CMS1000 se skládá ze dvou komponent, kompaktního hlídače ložisek Bearing guard a senzoru typu MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). K propojení obou komponent je k dispozici kabel v různých délkách (4, 10 nebo 30 m). Ke správné montáži senzoru na měřené místo v motoru slouží adaptéry M6/M6, M6/M8 (pro motory s připojením hlídání ložisek se závitem M6, resp. M8) nebo M6/SPM (pro asynchronní motory dle IEC s volbou hlídání ložisek Q01/G50).
Siplus CMS Bearing guard analyzuje zrychlení vibrací v rozsahu frekvencí 0 – 6,5 kHz a vypočítá z toho charakteristické hodnoty. Krátkodobá rušení jsou odfiltrovaná a neovlivňují kvalitu veličiny. V závislosti na nastaveném limitu je vydáno varování nebo alarm. Tento výstup je uskutečněn přímo na čelní displej a také pomocí bezpotenciálových kontaktů (indikace varování a alarmu, např. na signální sloupek nebo jako výstupy pro PLC).
Bearing guard počítá hodnotu RMS dle DIN ISO 10816-3 (efektivní hodnota rychlosti vibrací) a poskytuje také další diagnostickou charakteristickou hodnotu (DKW) na základě normy VDI 3832. S pomocí hodnot RMS lze diagnostikovat vibrace komponentů a stroje. Podle standardu DIN ISO se pro výpočet a monitoring používá frekvenční rozsah až do 1kHz. Doporučená nastavení mezních hodnot pro varování a alarm jsou volně nastavitelná na ovládacím panelu a displeji. Monitoring hodnot RMS lze provádět paralelně k hodnotě DKW, takže je možné monitorovat jak stav valivých ložisek, tak vibrace stroje. Monitorováním hodnoty RMS lze hlídat různé příčiny poškození, např. nevyváženost, nesouosost, problémy s instalací, rezonance komponentů, závada spojky, elektrická porucha stroje atd. Tento kompaktní systém je charakterizován svou snadností použití: zapnout, naučit, spustit monitoring a profitovat z toho.
Siplus CMS1000 lze integrovat do struktury Totally Integrated Automation společnosti Siemens, která nabízí řešení na jednotné hardwarové i softwarové základně pro různé automatizační úlohy a ve všech průmyslových odvětvích.
Siplus CMS2000
Vyšší řada monitorovacího systému Siplus CMS2000 podporuje detailní detekci poškození zařízení prostřednictvím frekvenčně-selektivní diagnostiky s využitím až 16 vibračních senzorů typu IEPE. Základní jednotka má integrovaný diagnostický software, 2 analogové vstupy, 2 digitální vstupy, 1 vstup měření otáček a 3 digitální výstupy. Siplus CMS2000 lze navíc rozšířit až o 2 multiplexové moduly VIB-MUX pro připojení až 16 senzorů vibrací (2 x 8) a o 2 teplotní moduly řady Simocode pro, a tak lze vyhodnocovat až 6 teplotních senzorů (PT100/PT1000, KTY83/KTY84 nebo NTC).
Siplus CMS2000 hlídá tedy nejen stav ložisek dle VDI 3882 (parametr DKW) a stav stroje dle DIN ISO 10816-3 (parametr RMS, oboje varování/alarm), ale i teplotu a mezní hodnoty analogových vstupů (např. otáčky, tlak). Siplus CMS2000 umožňuje provést frekvenční analýzu (FFT, H-FFT) a nalézt zdroj nechtěných vibrací. Tím lze zjistit, zda je příčinou vibrací nevyváženost, nesouosost, ohnutá hřídel, špatná montáž krytu nebo chyba v rotoru/statoru, atd.
Vizualizaci, diagnostiku a parametrizaci se systémem Siplus CMS2000 lze jednoduše provézt bez dalšího softwaru použitím rozhraní Ethernet a integrovaného webového prohlížeče. Velice se tím zjednodušuje práce obsluhy jak přímo na místě, tak při vzdáleném přístupu. Pomocí telegramu rozhraní Ethernet založeném na TCP/IP je možné posílat informace o stavu zařízení (tj. RMS, DKW, zprávy,...) přímo z přístroje Siplus CMS2000 do PLC nebo systému diagnostiky, např. stanice údržby Simatic. Dostupná je i funkce zasílání e-mailu pro přenos procesních a systémových hlášení jednomu nebo více uživatelům. Předností základní jednotky je poměrně velká interní paměť 1 GB, např. pro historii trendů charakteristických veličin, pro prvotní (nezpracovaná) data nebo spektra. Zápis prvotních dat je možný vyvolat událostí nebo ručně, dlouhodobé trendy křivek lze pak jednoduše zobrazit a analyzovat.
Siplus CMS umožňuje hlídat jak jednotlivé stroje, tak komplexní hnací ústrojí.
Siplus CMS4000
Nejvýkonnější řada Siplus CMS4000 je komplexní, konfigurovatelný systém umožňující paralelně a synchronně zachycovat signál až ze 180 senzorů, s frekvenčním rozsahem až do 40kHz a s max. skenovací frekvencí 195kHz. S tímto systémem lze trvale monitorovat valivá ložiska, převodovky, čerpadla, ventilátory a další strojní zařízení. Příkladem použití jsou např. aplikace ve větrných elektrárnách, v cementárnách nebo v lisovací lince v automobilovém průmyslu.
Nabízí se zde mnoho funkcí, detailní analýza, diagnostika, vizualizace a archivace, analýza trendů, vytváření vlastních monitorovacích algoritmů, atd. Bez ohledu na to, jak jsou procesy ve výrobě sofistikované nebo dynamické, systém lze adaptovat podle potřeby. Analýza a diagnostika dat se uskutečňuje přes velký počet standardních funkčních bloků, přičemž lze zohlednit i ostatní procesní signály všech komponent automatizace. Základní funkcionalita je jinak podobná jako u řady Siplus CMS2000.
Vizualizaci a detailní analýzu zajišťuje software Siplus CMS4000 X-Tools, což je výkonný software specificky rozšiřitelný dle branže, který sbírá data přes softwarové uzly přímo ze zařízení Simatic S7, Simatic TDC a Simotion. Sběr procesních dat se uskutečňuje přes Profibus SPY ze všech uzlů sběrnice, aniž by to zatěžovalo sběrnici. Data lze logicky propojit s širokou škálou parametrů a signálů. Možná je i flexibilní konfigurace rozhraní do systémů řízení.
Do softwaru Siplus CMS4000 X-Tools lze exportovat a následně analyzovat i nezpracovaná data zaznamenaná systémem Siplus CMS2000.
Závěr
Nasazením systému pro kontrolu stavu zařízení lze zabránit neplánovaným odstávkám ve výrobě. Pokud dojde k poškození zařízení, je potřeba připočítat nutnost objednání nového zařízení, jeho dodávku a montáž, což vyjde mnohem dráž, než včasný zásah údržby. Přitom náklady na nasazení systému Siplus CMS nejsou tak vysoké v porovnání s tím, že výsledkem může být úspora mnoha milionů korun.
Další informace k produktům Siplus CMS najdete zde: http://www.siemens.com/siplus-cms.
