Seria Case Study Balluff to artykuły pisane przez kluczowych partnerów naszej firmy, integratorów, specjalistów wdrażających dedykowane rozwiązania dla firm produkcyjnych z wykorzystaniem narzędzi i rozwiązań Balluff.

Monitorowanie poziomu hałasu z czujnikiem BCM

Ostatnio wiele mówi się o condition monitoring – stałym, ciągłym kontrolowaniu, monitorowaniu elementów wykonawczych, które stosuje się na liniach produkcyjnych. Dobrym przykładem takiego rozwiązania jest czujnik BCM, czyli Balluff Condition Monitoring Sensor, który w małej, kompaktowej obudowie posiada pomiar wibracji w trzech osiach, pomiar temperatury, wilgotności względnej oraz ciśnienia otoczenia. Jak pokazuje przykład naszej firmy – SOPEM, możliwości tego czujnika można wykorzystać jeszcze szerzej.

Mieszcząca się w Niepołomicach firma SOPEM, jest zapleczem produkcyjnym firmy SOMFY – światowego lidera w zakresie produkcji napędów do bram, rolet, żaluzji oraz do sterowania tymi urządzeniami. Niepołomicki oddział to nie tylko firma produkcyjna, ale też centrum logistyczne na Europę Wschodnią oraz dział rozwojowo – badawczy. Obecnie w Niepołomicach pracuje około 600 osób, które zajmują się głównie produkcją silników do żaluzji zewnętrznych i rolet oraz tzw. controsy, czyli piloty do sterowania tymi też urządzeniami.

Naszym wyzwaniem, z którym postanowiliśmy zmierzyć się zmierzyć w SOPEM, i które skłoniło nas do poszukiwania odpowiedniego czujnika była potrzeba udoskonalenia procesu kontroli hałasu w silnikach do żaluzji zewnętrznych.

Przebieg procesu

Kontrola hałasu jest wykonywana przez operatorów, którzy umieszczają silnik w tzw. kabinie hałasu, a następnie polegając na swoich zmysłach i uwadze kwalifikują silnik jako sztuka dobra (OK) bądź nie (NOT OK). Hala produkcyjna to obszar, gdzie generowany jest ogromny hałas, więc czasami to zadanie jest dosyć trudne. Postanowiliśmy więc znaleźć alternatywę dla subiektywnej oceny silników przez operatora.

Pierwszym naszym pomysłem była tzw. analiza wibracji. Aby ją wykonać, testowaliśmy różne czujniki, które poza odpowiednimi funkcjonalnościami, musiały być też kompatybilne z systemami przemysłowymi. Czujnikiem, który spełnił nasze oczekiwania, ze względu na łatwy proces integracji, i prosty sposób łączenia ze sterownikiem PLC czy panelem HMI, żeby zbierać dane, okazał się BCM.

Doskonałe rozwiązanie

Czujnik BCM (Balluff Condition Monitoring Sensor) idealnie wkomponował się w nasze potrzeby, ponieważ oprócz wyżej wymienionych cech, jest też kompaktowy, co stanowi zdecydowaną zaletę. Po wypożyczeniu czujnika, mogliśmy go od razu przetestować, budując stanowisko offline. W oparciu o kilka profili, zainstalowaliśmy sobie 4-portowy master. Dzięki funkcjonalności i wszechstronności interfejsu IO-Link łatwo zintegrowaliśmy go z maszyną ustalając algorytm archiwizacji danych – jakich danych procesowych użyć. Jest ich naprawdę dużo i samo sprawdzenie wszystkich możliwości czujnika BCM zajęłoby nam sporo czasu. W całym procesie bardzo pomógł nam Łukasz Ostrowski z firmy Balluff.

Kolejnym krokiem była implementacja mastera IO-linkowego do istniejącej już sieci Profinet. Następnie po znalezieniu odpowiedniego algorytmu, podpięliśmy BCM w odpowiedni port. Dzięki dedykowanej przystawce magnetycznej do czujnika mogliśmy testować w różnych miejscach na maszynie, jak te wibracje będą zbierane. Obecnie nadal szukamy odpowiedniego algorytmu do gromadzenia danych.

Rodzaj wykorzystywanych danych

Używając czujnika BCM korzystamy przede wszystkim z dwóch parametrów procesowych, czyli VELOCITY RMS MAGNITUDE i ACCELERATION RMS MAGNITUDE. Zbieramy te dane przy dwóch ruchach silnika, ponieważ operator zakładając go na maszynę uruchamia proces przyciskiem i wykonuje ruch w górę. Z takiego ruchu zbieramy 30 punktów pomiarowych. Gdy następnie silnik zaczyna się kręcić w dół, także dokonujemy pomiarów. Obliczamy z nich średnią arytmetyczną, żeby złapać odpowiedni poziom wibracji generowanych przez czujnik oraz odchylenie standardowe. W fazie testów zauważyliśmy, że poziom wibracji nie do końca kwalifikuje sztukę jako „NOT OK”. Czasem zdarza się też, że oscylacje mają nietypowy charakter.

Co się udało osiągnąć

Na chwilę obecną zbieramy wszystkie dane z czujnika. Porównujemy je z danymi, które otrzymujemy od działu jakości. Wynika z nich, że za dany dzień była określona ilość silników „NOT OK”, a my to komparujemy z danymi, które wyciągamy z czujnika.

Wykrywamy przynajmniej 95% tych błędów. Wykrywamy też innego rodzaju błędy, więc może się to wiązać z tym, że po wprowadzeniu i wdrożeniu czujnika BCM będziemy wykrywali o wiele więcej takich silników. Jeżeli rozwiązanie zaakceptujemy w 100%, będziemy chcieli skopiować je na pozostałe maszyny. Chcielibyśmy także zająć się automatyzacją stacji, gdzie silnik będzie uruchamiany automatycznie i tylko dane pobierane z czujnika będą mówiły, czy silnik jest sztuką „OK” czy „NOT OK”.

 

👇👇

Kliknij tutaj, aby obejrzeć wideo, w którym zaprezentowaliśmy działanie maszyny.

 

Damian Sady | Automation Engineer w SOPEM Sp. z o.o. SOMFY Group

Rafał Szkółka | Inżynier ds. Produktu i Procesu produkcyjnego w SOPEM Sp. z o.o. SOMFY Group

 



Balluff - sprzedaż i serwis