Traditionell laufen Maschinenschutz und Zustandsüberwachung aufgrund der unterschiedlichen erforderlichen Datenauflösung über verschiedene Kanäle. Der Maschinenschutz beruht auf der direkten Messung von Parametern durch das Steuerungssystem, die eine automatische Abschaltung als Reflexmaßnahme für eine gefährliche Situation auslösen können. Die Zustandsüberwachung verfolgt hingegen eine langfristige Sichtweise und versucht, Symptome eines möglichen Ausfalls Tage, Wochen oder sogar Monate im Voraus zu identifizieren. Auch die Nutzer dieser Daten sind sehr unterschiedlich.
Produktion und Service
Der Bediener vor Ort will wissen, dass alles in Ordnung ist und dass sich keine Kenngröße den voreingestellten Grenzwerten nähert. Zu seinen Aufgaben gehört es, steuernd einzugreifen, um fortlaufend einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Bei auftretenden Störungen müssen zur Unterstützung ggf. Servicetechniker hinzugezogen werden. Hierbei handelt es sich jedoch nur um Momentaufnahmen, die selten über die Dauer einer Schicht hinaus betrachtet werden und somit keine langfristige Trendanalyse ermöglichen. Das Interesse der Service- bzw. technischen Leitung liegt hauptsächlich darin, die Arbeit auf die betrieblichen Anforderungen der Organisation abzustimmen. Kleinere Wartungsarbeiten werden z.B. an Wochenenden geplant, längere Stillstandszeiten in den Betriebsferien. Ein weiteres Aufgabengebiet besteht darin, ungeplante Ausfallzeiten aufgrund von Ausfällen einzelner Komponenten zu untersuchen. Dies erfordert eine langfristige Sichtweise und möglicherweise auch eine genauere Analyse bestimmter Datensignale. Zu diesem Zweck werden seit Langem Vibrationen analysiert, die auf periodischen Punktablesungen basieren, häufig von Handanalysegeräten. Auch die Kreuzkorrelation mehrerer Kontroll- und Betriebsparameter ist eine leistungsfähige Methode, die zunehmend in Verbindung mit Scada-Datenbanken verwendet wird.
Kombination aus Schutz und Überwachung
Mit den Modulen AIC214 und AIC206 des M1-Automatisierungssystems samt einer leistungsfähigen Software-Suite, bringt Bachmann Electronic Maschinenschutz und Zustandsüberwachung in einem Paket zusammen. Es ist jetzt möglich, die Vorteile des Datenzugriffs sowie der Zuverlässigkeit und der Verfügbarkeit des Steuerungssystems mit bewährten Vibrationsanalysetechniken zu kombinieren. Dies beinhaltet z.B. Ordnungsanalyse, Datenklassifizierung, Hüllkurvenanalyse und Bewertung der Schweregrade. Zusätzliche Funktionen innerhalb der Hardware bieten kontinuierliche RMS-Vibrationspegel und Status-Flags, mit denen Alarme ausgelöst werden können. Alle Mess- und Berechnungsgrößen sowie Alarmzustände sind als Prozessvariablen in der Steuerung abgebildet. Anwendungsprogramme auf der SPS können somit unmittelbar Reaktionen ableiten oder aber die Daten direkt an Scada-Systeme oder in die Cloud weiterleiten.
Schwingungswerte nach ISO-Norm
Die kontinuierlichen Schwingungswerte werden gemäß der Normenreihe ISO20816 berechnet, die breitbandige Frequenzbänder definiert und Richtwerte für eine Reihe von Maschinentypen vorschlägt. Die AIC2xx-Module bieten für jeden Messkanal zwei Beschleunigungs- und einen Geschwindigkeits-Effektivwert, gefiltert nach einem ausgewählten Band, mit Status-Flags, um Überschreitungen von bis zu drei Schwellenwerten zu identifizieren. Das ermöglicht die Auswertung in den vier ISO-Zonen, die basierend auf den ISO-Richtlinien festgelegt oder an die jeweilige Maschinenerfahrung angepasst werden können. Der Zonenwechsel kann als Auslöser für detailliertere diagnostische Untersuchungen verwendet werden. Zusätzlich zu den kontinuierlichen Werten speichert die Steuerung regelmäßig kurze Datenauszüge unter bestimmten Betriebsbedingungen der Maschine. Die Steuerung führt eine Frequenzanalyse dieser Ausschnitte durch und speichert lokale Werte für die Visualisierung. Die Daten können ebenfalls an einen zentralen Erfassungs- und Analysedienst übertragen werden (Cloud-Lösung, Weblog-Server), um von fachkundigen Diagnostikern, wie beispielsweise dem geschulten Personal von Bachmann Monitoring, weiter analysiert zu werden. Darüber hinaus ermöglicht der Plugin Event Recorder eine hochauflösende Aufzeichnung, die zusätzliche Daten für die Diagnoseunterstützung bereitstellt.
