Intralogistiklösung Anlauf, Bild: Nord

Intralogistiklösungen wie der Feld-verteiler Nordac Link sind voll industrie-4.0-fähig und können wichtige Zustandsdaten des Antriebs zur Auswertung für Predictive Maintenance an ein Edge Device übertragen. Bild: Nord

| von Jörg Niermann, Nord Drivesystems

Bei Predictive Maintenance werden meist Daten von externen Sensoren wie Lichtschranken, Temperaturfühler, Ölsensoren oder Schwingungssensoren herangezogen. Eine vorausschauende Wartung ist jedoch auch mithilfe von virtueller Sensorik möglich. Mittels intelligenter mathematischer Algorithmen, in die auch Produktdaten und langjähriges Ingenieurwissen einfließen, wertet die integrierte PLC die ohnehin im Frequenzumrichter vorliegenden Betriebsdaten wie zum Beispiel Motorstromaufnahme und Schalthäufigkeit aus und lässt so Rückschlüsse über den Zustand des Getriebemotors sowie der angetriebenen Anwendung zu

Trends zu Zustandsverschlechterungen oder auch akute Störungen lassen sich so schnell feststellen. Der Anwender kann umgehend entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen. Auch der Ausnutzungsgrad des Getriebeöls und damit der voraussichtliche Ölwechseltermin wird so zugänglich. Bei großen Industriegetrieben bietet speziell die Schwingungssensorik Vorteile. Für die eingebauten Lager gibt es detaillierte Herstellerdatenbanken, welche die charakteristischen Schwingungsfrequenzen der Bauteile sowie andere produktspezifische Parameter liefern. Die einzelnen Frequenzen lassen sich also klar identifizieren und zuordnen.

Daten nicht nur lesen, sondern analysieren

Förderband, Bild: Nord
Basis für Condition Monitoring und Predictive Maintenance: die schnelle, effiziente und umfassende Auswertung analoger und digitaler Daten. Bild: Nord

Jeder Förderbandantrieb in einer Intralogistikanlage unterliegt je nach Aufgabe anderen Belastungen. In einer Lernphase, in die unbedingt auch das Anwendungs-Know-how des Kunden einfließen muss, werden an der neuen Förderanlage im unbelasteten und belasteten Zustand die elektrischen Daten ermittelt und als Referenzwerte festgelegt. Werden diese im späteren Realbetrieb innerhalb eines definierten Zeitfensters überschritten, erkennen die Algorithmen, dass sich am mechanischen System etwas verändert hat. Ebenso lassen sich Schwellwerte definieren, deren Überschreitung zunehmenden Verschleiß signalisiert. Sind die mathematischen Zusammenhänge der Anlage bekannt und in validierte intelligente Algorithmen für die Datenauswertung überführt, lässt sich ohne reale Sensorik eine vorausschauende Wartung für die Antriebstechnik durchführen.

Intelligente Algorithmen

Nord Drivesystems ist Systemlieferant für präzise auf die Kundenanwendung abgestimmte Antriebssysteme. Condition Monitoring für Predictive Maintenance auf Basis intelligenter Algorithmen und Software in Verbindung mit einer IIoT-Umgebung (Industrial Internet of Things) bringen dem Kunden zusätzlichen Mehrwert: Die vernetzten Antriebe arbeiten mit allen marktüblichen Bussystemen zusammen und können ihre Zustandsdaten in der umrichtereigenen PLC sammeln und zusammen mit den Daten angebundener Sensoren oder Aktoren an ein Edge Device übertragen. Dort werden die Daten aller Subsysteme verwaltet sowie mittels intelligenter Nord-Software verarbeitet und ausgewertet. Sie stehen dann als vorselektierte und aufbereitete Smart Data für die weitere Verwendung zu Verfügung. Die kann lokal, in einer Kunden-Cloud, der Nord-Cloud oder bei einem Drittanbieter erfolgen. Durch den Weg über das Edge Device wird die Verarbeitung, Verwaltung und Steuerung der Daten deutlich effizienter und der Datenverkehr sowie die Netzbelastung verringern sich. Außerdem werden die Antriebsdaten von der zentralen Anlagensteuerung entkoppelt. Das erhöht die Datensicherheit für den Betreiber. Übertragen werden nur Daten, die relevant sind, beispielsweise, weil sich Werte geändert haben oder Schwell- und Alarmwerte überschritten wurden. Durch die lokale Umwandlung der Datenflut in Smart Data im Edge Device ist das System intelligent, geschlossen, und sicher. Anlage, Daten und Know-how sind gegen Manipulation und unbefugten Zugriff von außen geschützt.

So individuell wie die Kundenanwendungen sind auch die Anforderungen an ein Predictive Maintenance-Konzept. Nord Drivesystems passt jedes Projekt kundenindividuell an und setzt es so um, wie es der Kunde für seine Infrastruktur und seine Abläufe wünscht. Der Antriebstechnikspezialist setzt aktuell weltweit mit Großkunden IIoT-Konzepte für diesen Bereich um. In einer Gepäckförderanlage beispielsweise läuft die Überwachung von Nord-Antrieben mit Datenverarbeitung und -speicherung in einem PC als Edge Device sowie lokaler Datenvisualisierung auf einem Touch-Monitor und per Signalsäule. Auf Kundenwunsch wurde hier keine Cloud-Lösung gewählt. Die Datenvorverarbeitung und Grenzwertüberwachung erfolgt durch eine Software in der PLC des Frequenzumrichters und die Datenübertragung per Ethernet mittels des UDP-Protokolls mit einem Update-Intervall von circa 0,2 Sekunden. Zur Schwingungsüberwachung der Applikation werden auch Hardwaresensoren eingelesen und verarbeitet.

Insgesamt steht die Nutzung des Industrial Internet of Things noch am Anfang. Zukünftige Entwicklungen werden hin zu einem digitalen Zwilling ganzer Anlagen gehen. Nord Drivesystems freut sich, diesen Weg gemeinsam mit seinen Kunden gehen zu können.

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