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Inhaltsverzeichnis
1. Rohdaten dank intelligenter Sensoren vorverarbeiten
2. Mesh-Netzwerk organisiert sich selbst
3. Monitor-Lösung mit vielfältigem Dashboard
4. Einfache Integration in bestehende Anlagen
5. Nachgefragt: „30 bis 35 Prozent der Schäden an Anlagen könnten durch ein Condition-Monitoring-System vermieden werden“
Zur Vibrationsmessung und Zustandsüberwachung an rotierenden Anlagenteilen – wie Motoren, Getrieben, Pumpen oder Lüftern – bietet Althen eine einfach nachrüstbare Messlösung bestehend aus kabellosen, batteriebetriebenen Schwingungssensoren, die über Gateways die Messdaten an eine Cloud übermitteln. Passend dazu erleichtert der IoT-Monitor des Unternehmens die Datenauswertung. Die Messknoten enthalten einen Beschleunigungssensor, der Schwingungen in drei Richtungen misst, sowie einen Temperatursensor. Alle Signale werden bereits im Sensor selbst verarbeitet.
Rohdaten dank intelligenter Sensoren vorverarbeiten
Bei Vibrationsmessungen entstehen in der Regel sehr viele Rohdaten, so dass bei der Übermittlung per Funk ein großes Datenvolumen erforderlich ist. Um das zu vermeiden, werden intelligente Schwingungssensoren eingesetzt, die sich bidirektional ansprechen lassen. Damit ist es jederzeit möglich, den Messknoten Anweisungen zur Datenübermittlung zu kommunizieren sowie Sensoren und Gateways zu entfernen oder weitere hinzuzufügen. Die intelligenten Sensoren übergeben zudem keine ungefilterten Rohdaten, sondern bereiten die Daten entsprechend den Anforderungen auf, so dass nur die gewünschten Daten versendet werden. Festlegen lassen sich auch die Zeitintervalle oder die Übermittlung ausschließlich kritischer Grenzwerte. Folgende Werte können ausgegeben werden: a-RMS/p2p/z2p (peak-to-peak/zero-to-peak), v-RMS/p2p/z2p (peak-to-peak/zero-to-peak), Crest Faktor, Kurtosis, Temperatur.
Bild: Althen
Auf diese Weise wird das Datenvolumen gesenkt und das Netzwerk entlastet – insbesondere dann, wenn eine größere Anzahl an Sensoren verbaut wird. Die Datenweitergabe erfolgt über ein Netzwerk aus mehreren Vibrationsaufnehmern, die untereinander und mit den eingesetzten Gateways verschlüsselt kommunizieren.
Mesh-Netzwerk organisiert sich selbst
Die Kommunikation läuft nicht nur von einem Messknoten zu einem jeweils festgelegten anderen Messknoten oder Gateway, sondern die Sensoren suchen sich immer den besten Kommunikationsweg – will heißen den kürzesten oder aber denjenigen mit dem stärksten Signal. Die Systeme arbeiten dabei möglichst energieeffizient, um die Batterien nicht unnötig zu belasten.
Bild: Althen
Je nach Anlagensituation und freier Fläche ist zur Funkkommunikation ein Gateway für bis zu 25 Sensoren zuständig. Der Anwender definiert zunächst die Anzahl an Maschinen und Anlagen, die er überwachen möchte. Daraus ergibt sich die Anzahl an nötigen Messknoten. Für die entsprechenden Gateways ist zu prüfen, ob es sich um freie Flächen oder geschlossene Räume handelt und welche Materialien vorhanden sind. So können etwa Stahl- oder Stahlbetonkonstruktionen das Signal beeinträchtigen. Es müssen ausreichend Gateways mit einer sinnvollen Verteilung eingesetzt werden, um eine gute Netz- und Datenqualität sicherzustellen.
Das Netzwerk kann jederzeit um Messknoten und Gateways erweitert oder verringert werden, je nach Bedarf. Es organisiert und reorganisiert sich selbstständig. Die kabellosen Schwingungssensoren sowie das Gateway sind zudem in einer ATEX-zertifizierten Variante für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen verfügbar.
Monitor-Lösung mit vielfältigem Dashboard
Ein Plus der IIoT-Sensorlösung ist der von Althen entwickelte IoT-Monitor mit vielfältigen Dashboard-Auswertungen, die Aufschluss über den Zustand der Anlage und mögliche Wartungsintervalle geben. Die Struktur der Dashboards kann individuell zugeschnitten werden, etwa auf Anlagen-, Gebäude- und Standortebene oder auch unternehmens- und länderübergreifend. Bei Definition gewünschter Grenzwerte werden Alarmmeldungen per E-Mail verschickt. So kann frühzeitig eine Überprüfung und Wartung von Anlagenteilen veranlasst werden.
Der IoT-Monitor bietet zudem die Möglichkeit einer Grenzwertüberwachung nach ISO-10816 sowie zur Einmessung individueller Maschinendaten. Je nach Buchungsumfang sind in der Messlösung die genannten Basisfunktionen enthalten oder in der Pro-Version zum Beispiel FFT-Darstellungen sowie detaillierte Diagnose-Funktionen im Intelligent-Paket. Dazu zählen etwa die Detektion von Unwucht oder Winkelfehlstellungen oder Fehlfunktionen bei Wälz- und Kugellagern.
Einfache Integration in bestehende Anlagen
Für mittlere und kleinere Unternehmen mit Bestandsanlagen ist die Zustandsüberwachung von Althen einfach zu integrieren. Durch die Kommunikation per Funk ist die Lösung nicht kabelgebunden, was Installationsarbeiten und damit die Kosten deutlich verringert. Dank der bidirektionalen Kommunikation übermitteln die Messknoten nicht nur die aufgenommenen Daten, sondern sie können auch vom IoT-Monitor aus anlagenspezifisch konfiguriert werden. (co)
Mehr zu den IIoT-Sensorlösungen von Althen
Nachgefragt: „30 bis 35 Prozent der Schäden an Anlagen könnten durch ein Condition-Monitoring-System vermieden werden“
Warum ist eine Vibrationsmessung entscheidend für Anlagen mit rotierenden Teilen, wie Motoren oder Lüftern?
Bild: Althen
Stefan Kunisch (Althen): Auftretende Vibrationen und Schwingungen bedeuten für rotierende Anlagenteile einen höheren Verschleiß und damit Wartungsaufwand. Ungeplante Stillstände aufgrund von plötzlich ausfallenden Bauteilen verursachen bei Bestandsanlagen hohe Kosten. Es gibt viele ältere Anlangen, deren Zustand, gerade bei beweglichen, beanspruchten Teilen nicht ausreichend überwacht wird. Es fehlen die digitalen Möglichkeiten, die ein solches Monitoring vereinfachen. Bei einer Seminarveranstaltung des TÜV Rheinland im vergangenen Jahr wurde betont, dass 30 bis 35 Prozent der Schäden an Anlagen vermieden werden könnten, wenn ein Condition-Monitoring-System installiert wäre.
Warum eignet sich Ihre Messlösung besonders für die Nachrüstung?
Kunisch: Eine Nachrüstung sollte im besten Fall unkompliziert sein. Unsere IIoT-Messlösung ist dank der Funkkommunikation nicht kabelgebunden und damit leicht zu integrieren. Die Messknoten können verschraubt, verschweißt oder auch geklebt oder mittels eines Haftmagneten an der jeweiligen Maschine fixiert werden. Wichtig ist eine starre Verbindung zum Messmittel. Die installierten Messknoten und Gateways erkennen und vernetzen sich dann selbst. Die Datenweitergabe an eine Cloud oder einen Server kann kundenindividuell per WLAN, Ethernet oder über eine spezielle LTE-Datenkarte für Industriemesslösungen erfolgen.
Welche Möglichkeiten der Datenauswertung haben Nutzer Ihrer Messlösung?
Kunisch: Bei Vibrationsmessungen in drei Richtungen fallen eigentlich große Mengen an Rohdaten an, die wir dank der intelligenten Vorkonfiguration der Messknoten vermeiden können. Die Sensoren stellen dann nur die gewünschten Schwingungsmesswerte für den Nutzer bereit. Für die Auswertung haben wir eine Monitorlösung programmiert, in der individuelle Dashboards auf Basis der Kundenanlage(n) erstellt werden. Die Struktur kann einzelne Anlagen, aber auch Gebäude, das Unternehmen oder länderübergreifende Standorte abbilden. Mit einem Ampelsystem kann ich erkennen, dass beispielsweise am Standort in Deutschland, in Gebäude B, im Maschinenraum 1, an Maschine 5 eine Auffälligkeit vorliegt und hier gehandelt werden muss.
Wie sieht es mit der Umsetzbarkeit für den Kunden aus? Wie viel Hilfestellung geben Sie?
Kunisch: Das kommt sehr auf das Know-how des Kundenunternehmens an. Bei Bedarf beraten wir bei der Integration vor Ort. Zudem erhält jedes Unternehmen eine Einweisung in die Monitor-Auswertung. Ebenso können wir gemeinsam mit dem Kunden die nötigen Dashboard-Funktionen und Alarmwerte erarbeiten.
Das Praktische bei dieser Art von Nachrüstung ist wirklich die Flexibilität und die bidirektionale Kommunikation. Es ist jederzeit möglich, den Messknoten Anweisungen zur Datenübermittlung zu kommunizieren, ebenso, Sensoren und Gateways zu entfernen oder weitere hinzuzufügen. So können sich Unternehmen Schritt für Schritt an das Condition Monitoring herantasten und ihre Anlage zukunftsfit machen.
