Einführung:
Die Anwendung verschiedener Kommunikationsprotokolle in industriellen Prozessen ist heutzutage von großer Bedeutung für die Interaktion von Zustandsüberwachungs- und Automatisierungssystemen. Diese Systeme verfügen über Sensoren und Aktuatoren, die als Mittel zur Interaktion mit ihrer Umgebung eingesetzt werden. Die meisten dieser Geräte haben kabelgebundene oder drahtlose Kommunikationssysteme, die uns helfen, Informationen über den Zustand der Maschinen, die Anzahl der Wiederholungen in einem Prozess oder für bestimmte Kostenanalysen zu sammeln.
Aus diesem Grund erfüllt das PHANTOM®-Zustandsüberwachungssystem die meisten der oben genannten Eigenschaften, da es uns ermöglicht, Informationen über die Maschinen, ihren Zustand, ihre Wiederholbarkeit zu kennen und anschließend die Kosten für Wartung und Produktionsstillstände zu reduzieren. Zusätzlich zu diesen Vorzügen können wir mit dem PHANTOM®-System die verschiedenen Parameter über Modbus TCP/IP in ein industrielles Kommunikationsnetz integrieren.
In diesem Dokument zeigen wir eine Anwendung der verschiedenen in einer Anlage in Mérida, Yucatán installierten Sensoren. Diese Sensoren sind für die Messung von Schwingungen, Temperatur und Strom in Maschinen wie Fräsmaschinen, Drehmaschinen, CNC-Bearbeitungszentren und Kompressoren zuständig. In diesem Bericht wird die Anwendung eines SCADA-Systems mit der RapidSCADA-Software zur Darstellung der Kommunikation über MODBUS TCP/IP vorgestellt.
Ansatz:
Als erstes verfügen wir über unser PHANTOM®-System, das in einer Maschinenfabrik installiert ist. In dieser Werkstatt haben wir 6 triaxiale Schwingungs-PHANTOM®, 3 Strom-PHANTOM® und 3 Kontakttemperatur-PHANTOM® installiert. Dieses System kann derzeit detailliert über die EI-Analytic™-Plattform eingesehen werden. Um den Zustand der Maschinen einfacher einschätzen zu können, wird es in einem SCADA-System angewendet, da es ermöglicht, den Gesundheitszustand jeder Maschine als Ampel zu visualisieren.
Entwicklung:
Um dieses System zu entwickeln, haben wir eine interne Konfiguration in unserem Gateway vorgenommen, um Informationen in einem Speicherbereich die Daten der einzelnen Sensoren zuzuweisen, sodass wir 12 Speicherbereiche reserviert haben. Diese Speicherbereiche sind wie folgt verteilt:
| ID | Start-Byte | Sensor |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Triaxiale Schwingung |
| 2 | 51 | Triaxiale Schwingung |
| 3 | 101 | Triaxiale Schwingung |
| 4 | 151 | Triaxiale Schwingung |
| 5 | 201 | Triaxiale Schwingung |
| 6 | 251 | Triaxiale Schwingung |
| 7 | 301 | Strom |
| 8 | 351 | Strom |
| 9 | 401 | Strom |
| 10 | 451 | Temperatur |
| 11 | 501 | Temperatur |
| 12 | 551 | Temperatur |
Mit dieser Konfiguration können wir die Sensorinformationen über das Gateway mittels MODBUS TCP/IP abrufen.
Für das SCADA-System erstellen wir unsere Verteilung für die Oberfläche, wobei jeder Sensor und sein entsprechendes Token angegeben wird.
Sobald unsere grafische Verteilung vorliegt, verarbeiten wir die Informationen. Dazu speichern wir zunächst jeden vom Sensor erhaltenen Wert in einem Speicherbereich, der gemäß dem vom PHANTOM®-System-Datenblatt bereitgestellten Offset zugewiesen wird. Wir nehmen die Sensoren 1, 7 und 10 als Beispiel.
| Byte | Beschreibung |
|---|---|
| 1 | Knoten-ID |
| 3 | Sensortyp |
| 4 | RMS Kanal 1 |
| 6 | RMS Kanal 2 |
| 8 | RMS Kanal 3 |
| 10 | Batteriespannung |
| 12 | Sensortemperatur |
| 14 | Firmware-Version |
| Byte | Beschreibung |
|---|---|
| 301 | Knoten-ID |
| 303 | Sensortyp |
| 304 | Batteriespannung |
| 306 | Sensortemperatur |
| 308 | Firmware-Version |
| 310 | Sequenz |
| 311 | Durchschnittsstrom Kanal 1 |
| 312 | Durchschnittsstrom Kanal 2 |
| 313 | Durchschnittsstrom Kanal 3 |
| 314 | Durchschnittsstrom Kanal 4 |
| Byte | Beschreibung |
|---|---|
| 450 | Knoten-ID |
| 452 | Temp. Kanal 1 |
| 454 | Batteriespannung |
| 456 | Sensortemperatur |
| 458 | Firmware-Version |
| 460 | Temp. Kanal 2 |
| 462 | Temp. Kanal 3 |
Diese Konfiguration ist in RapidSCADA zu sehen:
Es ist zu beachten, dass das Sensordatenformat Little-Endian ist.
Wenn wir die Datenprotokolle fertig implementiert haben, verbinden wir die RapidSCADA-Software über die IP-Adresse mit unserem Gateway:
Ergebnisse:
Als Ergebnisse können wir in den Abbildungen die Überwachung bestimmter Maschinen durch das SCADA-System mit mehreren Indikatoren erkennen, die uns helfen, ihren aktuellen Status zu kennen. Jeder Sensor hat einen Statusindikator für jeden Kanal, Schwingung in den 3 Achsen, 3 Stromphasen sowie den Temperatursensor mit 2 Kanälen.
Als erste Annäherung wurden Werte festgelegt, bei denen die grünen, gelben oder roten Indikatoren aktiviert werden, um den Zustand der Maschinen entsprechend ihrer Betriebsabläufe zu kennen. Im Folgenden stellen wir 3 Abbildungen des SCADA-Systems an 3 verschiedenen Tagen vor.
An Tag 1 werden einige Maschinen im Alarmzustand beobachtet; es wurde verifiziert, dass die Maschinen in diesem Zustand ordnungsgemäß funktionierten, und es wurden Anpassungen der Parameter vorgenommen, um jeden dieser Indikatoren anzuzeigen.
An Tag 2 werden die Alarmzustandsindikatoren jedes Sensors in gutem Zustand beobachtet und einige Maschinen im Warnzustand; die Maschinen wurden erneut überprüft, bis die Grenzwerte des Status jedes Sensors erneut angepasst wurden.
