Systemy monitorowania stanu maszyn (CMS - Condition Monitoring System) są stosowane od lat w produkcji wielkoseryjnej, w celu zmniejszenia strat produkcyjnych i ograniczenia kosztów konserwacji. Przykładami zastosowań dla takich systemów są piece obrotowe w cementowniach, systemy przenośników w zakładach wydobywania surowców, maszyny drążące tunele, czy też turbiny elektrowni lub turbiny wiatrowe. Wraz z postępem technologii czujników i rosnąca dostępnością szybkich sieci danych, systemy CMS zaczęły być stosowane w urządzeniach o niższej wartości np. we wtryskarkach do przetwórstwa tworzyw. Wittmann Battenfeld wykonał pionierską pracę, by systemy CMS wprowadzić jako wyposażenie opcjonalne do oferowanych wtryskarek.
W przeciwieństwie do konserwacji maszyn zaplanowanej w ten sposób, że komponenty wymieniane są, niezależnie od ich rzeczywistego stanu technicznego, w określonych odstępach czasu (konserwacja zapobiegawcza). System CMS opiera się na stałym monitorowaniu stanu maszyny (konserwacja predykcyjna). CMS sprawia, że wymiana części lub prace konserwacyjne wykonywane są wyłącznie w połączeniu ze stopniem zużycia danej części lub jej wydajnością. Przewaga monitorowania stanu nad konserwacją zapobiegawczą wynika z samej metody. Uszkodzenie powstałe pomiędzy zaplanowanymi w czasie okresami konserwacji może pozostać niewykryte i może doprowadzić do awarii znaczącej w swych skutkach. Metoda monitorowania pozwala na szybkie wykrywanie uszkodzeń i ich usuwanie ze znacznie mniejszymi nakładami. Nieplanowane koszty napraw oraz straty przychodów z prowadzonej produkcji są zwykle wyższe niż koszty systemu monitorowania stanu maszyny. Jeszcze ważniejszym jest zapewnienie bezpieczeństwa firmom pracującym w systemie dostaw ''Just -in-time'', na przykład w branży motoryzacyjnej.
Co oferuje system CMS?
System SMS, jako wyposażenie opcjonalne wtryskarek, Wittmann Battenfeld zaprezentował po raz pierwszy na targach K-2016. Dzięki pomiarowi parametrów prowadzonemu przez zainstalowane standardowo na maszynie czujniki oraz dołożone dodatkowo możliwym jest nadzór nad stanem maszyny.
Co konkretnie kontroluje CMS-System (Fot.1.):
- W wtryskarkach z napędem hydraulicznym (serwo-hydraulicznym) kontrolowany jest napęd hydrauliczny poprzez pomiar drgań w pompie napędowej, pobór prądu, wielkość ciśnienia w układzie.
- We wtryskarkach tych kontrolowana jest jakość oleju (temperatura, poziom zanieczyszczenia, udział wody). We wtryskarkach elektrycznych kontrolowana jest jakość oleju przekładniowego.
- Kontrolowana jest atmosfera w szafie sterującej (temperatura, zadymienie).
- Nadzorowane jest zaopatrzenie w wodę chłodzącą lub powietrze (natężenie przepływu, ciśnienie mediów, temperatura)
- Kontrolowany jest stan układów zamykających maszyn. W przypadku wtryskarek hydraulicznych MacroPower mierzone jest ciśnienie w układzie zamykania i siłownikach ryglujących. W przypadku wtryskarek z napędami elektrycznymi mierzone są wibracje i momenty obrotowe napędów.
- Nadzorowany są parametry mechaniczne układu plastyfikującego ( wibracje i moment obrotowy napędu, skok ślimaka, stan końcówki ślimaka). Pomiar drgań pozwala np. na wykrycie poluzowania śrub na sprzęgle ślimaka, co zapobiega uszkodzeniu ślimaka lub sprzęgła.(Fot.2.)
Przetwarzanie uzyskanych danych na trzech poziomach zarządzania:
1. Zbieranie danych pomiarowych i ich wyświetlanie na układzie sterowania maszyny
Zmierzone wartości są zbierane na maszynie częściowo jako zsynchronizowane z cyklem maszyny a częściowo jako zależne od czasu pomiaru (temperatury, wilgotność, sygnał z czujnika zadymienia etc. Zebrane dane są przekazywane do jednostki centralnej CMS. Dane te są prezentowane w układzie sterowania maszyny UNILOG B8 (Fot. 3). Odchylenia od wartości referencyjnych (zakresy temperatur, ciśnień etc.) są wizualizowane za pomocą informacji w kolorze zielonym lub czerwonym.
2. Analiza danych i przetwarzanie w głównym komputerze CMS
Sercem systemu CMS jest jednostka centralna, komputer CMS. Komputer komunikuje się z wtryskarkami i zbiera dane pomiarowe uzyskane z każdej z maszyn. Oprogramowanie CMS przetwarza dane pod kątem ich zgodności z wartościami zadanymi. Jednostka centralna CMS może jedocześnie kontrolować do 50 wtryskarek. Komputer CMS ma możliwość powiadamiania personelu obsługi wysyłając np. informacje za pomocą poczty e-mail.
3. Ocena danych i analiza stanu
Do oceny danych stosuje się uznane standardy jakości, na przykład w celu oceny jakości oleju NAS (National Aerospace Standard) 1638 lub klasyfikację czystości oleju zgodnie z ISO 4406. Wartości ciśnienia oleju lub powietrza, temperatury lub stanu końcówki ślimaka są wartościami empirycznymi ustawionymi jako limity oceny. Drgania elementów podatnych na zużycie są wykrywane za pomocą czujników drgań i oceniane za pomocą algorytmów analizy (patrz Fot. 1).
Oprogramowanie CMS zapewnia nie tylko aktualne informacje o stanie maszyny, ale także pokazuje trendy zmiany wartości funkcjonalnych. Ocena trendów zmian może być podstawą podejmowania decyzji przez personel obsługi. Jeśli użytkownik maszyn nie ma wystarczającej liczby wykwalifikowanych lub doświadczonych pracowników, aby samodzielnie zinterpretować wyniki i podjąć decyzję, możliwe jest zlecenie interpretacji danych do centrum serwisowego Wittmann Battenfeld. Za pośrednictwem sieci online możliwym jest przesłanie danych i zainicjowanie niezbędnej konserwacji przez serwis Wittmann Battenfeld (Fot. 4).
Podsumowanie
Konserwacja maszyn w oparciu o monitorowanie ich stanu zapewnia większą niezawodność niż konserwacja prowadzona w stałych odstępach czasu lub konserwacja zapobiegawcza. Brak informacji o stanie maszyny wyklucza wykrycie niesprawności ( poluzowanie śrub, uszkodzenie łożyska etc.) pomiędzy okresami konserwacji i prowadzi do nagłych awarii. System CMS jest przydatny w zwiększaniu niezawodności produkcji, zwłaszcza w łańcuchach produkcyjnych just-in-time. Szczególnie w takich zakładach produkcyjnych kilka dni przestoju w produkcji rekompensuje koszty wdrożenia systemu monitorowania stanu.
Źródło: Wittmann Battenfeld
