تلعب تكنولوجيا الصيانة التنبؤية (PdM) التي تستخدم تحليل البيانات والتعلم الآلي (ML) دورًا حاسمًا في الصناعة 4.0، حيث أنه يتيح إدارة الأجهزة الاستباقية، وتحسين الكفاءة، وتخطيط الصيانة، وتقليل وقت التوقف، وضمان استدامة أقوى.جمع البيانات في الوقت المناسب والدقيق هو مفتاح نجاح نشر PdM.
تحتاج البيانات أيضًا إلى النزاهة. يمكن لمصدر الطاقة مراقبة الجهد المستمر (VDC) والتيار (IDC) ، وتيار الذروة (IPEAK) ، ووقت التشغيل، ووقت الاستبدال.من الضروري استخدام جهاز مراقبة حالة المحرك لمراقبة المعلمات مثل الاهتزازدرجة الحرارة والتيار ومقاومة العزل (خطأ الأرض).
العديد من الأجهزة مثل لوحات التحكم بالجهد العالي، محولات الطاقة، المعدات الهيدروليكية، المحركات والحاويات، صناديق التروس، الخ تتطلب أجهزة مراقبة الحالة الحرارية،وكل هذه مصادر الطاقة، المحركات، وأجهزة مراقبة الحرارة تحتاج إلى إرسال البيانات عبر تكنولوجيا الاتصال Ethernet/IP أو Modbus TCP لتحليل الوقت الحقيقي.
هذه المقالة تعرض أولاً بشكل مختصر PdM ومزاياها العديدة، وكذلك كيفية دمجها في بنية نظام الصناعة 4.0.التعمق في العديد من أجهزة PdM والبرمجيات المقدمة من Omronوأخيرا، استكشاف كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين أداء PdM.
PdM هي واحدة من ثلاث طرق لصيانة المعدات والمرافق. من حيث موازنة التكاليف البيئية والتجارية،هذا النهج يقع بين الصيانة التفاعلية والصيانة الوقائية (الشكل 1)إن الاعتبار الرئيسي عند الاختيار بين هذه الخيارات الثلاث هو كيفية تحقيق التوازن بين الأهمية النسبية بين التكاليف البيئية والتكاليف التجارية.
PdM هي بين الصيانة التفاعلية والصيانة الوقائية
الشكل 1: تقع PdM بين الصيانة التفاعلية والصيانة الوقائية، وتوازن العوامل التجارية والبيئية. (مصدر الصورة: Omron)
الصيانة التفاعلية هي التعامل مع الأخطاء بعد حدوثها ، مما يزيد من التكاليف البيئية والتجارية.الصيانة الوقائية تحدد الأخطاء الوشيكة من خلال عمليات فحص يدوية منتظمة، مع إعطاء الأولوية لأدنى تكاليف البيئة، ولكن هذا قد يؤدي إلى فترات توقف طويلة للمعدات والنفقات التجارية المفرطة.تعتبر طريقة الصيانة هذه شكل آخر من أشكال الصيانة التفاعلية، مدفوعة بخطط مسبقة وذاتية بدلا من فشل المعدات المباشرة.
وقد دفع ظهور أجهزة الاستشعار المتقدمة وأدوات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي إلى تطوير تكنولوجيا PdM. يمكن لهذه التكنولوجيا استخدام الوسائل التكنولوجية لتوازن التكاليف البيئية والتجارية.
مرنة وقابلة للتوسع
تكنولوجيا PdM ليست عبارة عن خيار واحد يناسب الجميع. تكنولوجيا PdM لديها قابلية للتوسع والمرونة، مناسبة للمراقبة المركزية للمعدات الحرجة الواحدة، المعدات المتعددة،أو المنشأة بأكملهاوبهذه الطريقة، يمكن للمؤسسات أن تبدأ في نشر PdM على نطاق صغير وتوسع تدريجيا، وتقليل توقف الإنتاج الناجم عن إعادة تجهيز المرافق الحالية قدر الإمكان.
يتم تنفيذ الحل التكنولوجي القابل للتوسع من خلال التوافق مع العديد من المكونات، بما في ذلك أجهزة الاستشعار ووحدات المراقبة،ومراقبين يمكن توسيعها والوصول إليها وفقا لمتطلباتاستخدام بروتوكولات الاتصالات الصناعية مثل Ethernet/IP و Modbus TCP يسهل الاندماج مع الأنظمة القائمة ويدعم العديد من الميزات المحسنة.مثل المراقبة البعيدة المتزامنة لأجهزة متعددة.
استخدام برامج قابلة للتطوير المقابلة لتحليل البيانات وإدارة المعدات من مواقع مختلفة في مركز التحكم المركزي للمكتب أو موقع ورشة العمل.
يمكن دمج هذه الحلول مع المعدات القائمة دون الحاجة إلى إصلاحات كبيرة ، مما يحسن المرونة. بعد التحسين ، يمكن استخدام هذه الحلول في جميع الصناعات تقريبًا ،مثل الطعام والمشروبات، صناعة السيارات، تصنيع المعدات الطبية، أشباه الموصلات والإلكترونيات، العسكرية والفضاء، الخدمات اللوجستية والتخزين، الخ.
هذه المرونة مدعومة من قبل مجموعة واسعة من أجهزة PdM، تغطي الحلول متعددة الأبعاد مثل مراقبة الطاقة، وظروف تشغيل المحرك (التيار، الاهتزاز، درجة الحرارة،مقاومة العزل)، وظروف التشغيل الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام وحدات وظائف البرمجيات القياسية لجمع البيانات والاتصالات ومعالجة البيانات وتحليلها.وضع الإنذارات وإرسال الإشعارات، تسجيل البيانات وتقديم التقارير، وكذلك تنفيذ تحليل PdM مخصص على أساس الذكاء الاصطناعي والهندسة الرقمية.
أجهزة مراقبة حكومية تحل محل أجهزة استشعار بسيطة
استخدام أجهزة مراقبة الحالة بدلاً من أجهزة استشعار بسيطة لتتبع أداء الجهاز وتحقيق الصيانة الاستباقية هو الفرق الرئيسي بين PdM والأساليب الأخرى. مثل أجهزة الاستشعار،يتم تثبيت شاشات الحالة أيضا جنبا إلى جنب مع أجهزة المراقبة.
ومع ذلك ، يمكن نشر أجهزة الاستشعار من خلال بروتوكولات بسيطة نسبيًا مثل IO Link ، بينما تتطلب أجهزة مراقبة الحالة تقنيات اتصال أكثر تعقيداً مثل EtherNet / IP أو Modbus TCP.يمكن لمراقبي الدولة تنفيذ معالجة البيانات المحلية وعادة ما تعرض الحالات التي لا ترتبط عادة بالأجهزة الاستشعارية.
من خلال مركز اتصال واحد أو أكثر ، يمكن توصيل جهاز مراقبة الحالة بأجهزة أعلى مستوى ، مثل واجهات الإنسان والآلة (HMI) التي تمكن من تصور البيانات المركزية ،أو إلى أجهزة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) أو أنظمة مراقبة مركزية مع أدوات تحليل البيانات الأكثر شمولا (بما في ذلك الذكاء الاصطناعي و ML) (الشكل 2).
مجموعة حلول Omron PdM التي يمكن نشرها بشكل منفصل (انقر لتوسيع)
الشكل 2: يمكن نشر مجموعة حلول PdM من Omron بشكل منفصل، بدءًا من مراقبة الأصول الحيوية على نطاق صغير وتوسيعها تدريجياً إلى موقع التصنيع أو الخدمات اللوجستية بأكمله،توفير حل شامل(مصدر الصورة: أومرون)
استكشاف عميق
تقدم أومرون مجموعة من أجهزة وبرامج PdM. على سبيل المثال ، يمكن أن يقيس مصدر الطاقة الذكي المتصل بـ S8VK-X Ethernet العديد من معايير الأداء ،بما في ذلك Vout و Iout لمراقبة استهلاك الطاقة، وكذلك IPEAK لتحديد ظروف الإفراط.
هذا النوع من مصادر الطاقة يمكن أن يقيس وقت التشغيل الفعلي. هذا النوع من مصادر الطاقة يستخدم أيضا معادلة آرينيوس لتقدير الحياة المتبقية للمكثفات الكهربائية،والذي يشير إلى أنه لكل 10 درجة مئوية زيادة في درجة حرارة مكثف، يتم تخفيض عمرها بنحو النصف من خلال الجمع بين درجة حرارة التشغيل الفعلية للمعدات،يتم عرض النتائج المتوقعة في نهاية المطاف في شكل سنوات متبقية أو نسبة من العمر.
الطاقة الاسمية لمصدر الطاقة S8VK-X هي 30 واط إلى 480 واط ، مع فولتات الخروج من 5 VDC و 12 VDC و 24 VDC. هذه السلسلة من مصادر الطاقة توفر أيضا نماذج مع شاشات متكاملة ،مثل مصدر الطاقة S8VK-X48024A-EIP، الذي يحتوي على فولتاج اسمي 24 VDC و قوة 480 واط؛ أو نماذج بدون شاشات عرض متكاملة ، مثل مصدر الطاقة S8VK-X03005-EIP ، الذي يحتوي على فولتاج اسمي 5 VDC و قوة 30 واط.
مراقبة حالة المحرك هو جانب مهم من تكنولوجيا PdM، ومراقبة صيانة المحرك K6CM من Omron مناسبة لجميع أنواع مضخات المياه، فضلا عن المحركات في HVAC، الزراعة،السلالم المتحركة، ومعظم التطبيقات الحركية الأخرى.
يمكن استخدام جهاز مراقبة صيانة المحرك لمراقبة الاهتزاز ودرجة الحرارة ، ومقاومة العزل ، وتيار المحرك.هناك نماذج مناسبة لمصادر طاقة مدخل ثلاثية المراحل تتراوح من 100 فولت إلى 240 فولت، 24 VAC، أو 24 VDC.
يمكن لجهاز K6CM-VBMD-EIP مراقبة الاهتزاز ودرجة الحرارة من خلال 24 فاك / فدك فولتاج. يتم استخدام جميع أجهزة مراقبة درجة الحرارة بالتزامن مع جهاز استشعار الاهتزاز ودرجة الحرارة K6CM-VB1 ،تتكون من رأس جهاز استشعار يقع على المحرك ومضخم مسبق يربطه بالشاشة.
The combination of K6CM-ISMD-EIP and K6CM-ISZBI52 zero current transformer (ZCT) and insulation resistance conversion (IRT) sensor operating at 24 VAC or 24 VDC voltage can monitor the health status of insulation resistanceيتم استخدام وظيفة ZCT لقياس تيار التسرب في دوائر المحركات ثلاثية المراحل ، في حين يتم استخدام وظيفة IRT لقياس مقاومة العزل بين طيات المحرك والأرض.
The combination of K6CM-CIMA-EIP with a working voltage of 100 VAC to 240 VAC and K6CM-CICB400 current sensor with a rated current of 400 A can also detect the motor status of three-phase induction motorsيمكن أيضا استخدام نماذج أخرى من أجهزة استشعار التيار مع نطاق التيار من 5A إلى 600A.
هذه الشاشات تستخدم كامل تكنولوجيا تشخيص أومرون الحاليةوالتي يمكنها اكتشاف الظروف غير الطبيعية مثل جيوب الهواء أو تلوث الهواء عن طريق تحديد الاختلاف بين موجة الجيب المثالي وشكل الموجة الحالية المقاسةمن خلال تحليل مكونات التردد من شكل الموجة الحالية المقاس، يمكن قياس الانحرافات، أو عدم التوازن في الحمل، أو انتماء الجسم الغريب.
يمكن استخدام نظام مراقبة الحالة الحرارية K6PM لتنفيذ تكنولوجيا PdM على معدات صناعية مختلفة ، مثل لوحات التحكم عالية الجهد ، المحولات ، المعدات الهيدروليكية ، مراكز البيانات ،محامل، صناديق التروس، الخ. يتضمن النظام جهاز تحكم التصوير الحراري K6PM-THS3232 وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (IR) للتصوير الحراري K6PM-THMD-EIP ، والتي يمكن أن تراقب درجات الحرارة من 0 ° C إلى + 200 ° C.
يمكن لمراقب الحالة الحرارية K6PM مراقبة ما يصل إلى 31 مستشعراً للأشعة تحت الحمراء. يتضمن برنامج مراقبة الكمبيوتر الشخصي المجاني خوارزمية اكتشاف درجة الحرارة غير الطبيعية وإنذار درجة الحرارة من ثلاثة مستويات.البرنامج يدعم أيضا عتبات إنذار المستخدم المحددة.