Kit sumber terbuka mendukung pemeliharaan prediktif

Intelligent Condition Monitoring Box (iCOMOX) adalah platform pengembangan sumber terbuka untuk pemantauan peralatan, aset, dan fasilitas industri berbasis kondisi. Tujuan dewan adalah untuk memantau kondisi operasi di permukaan peralatan untuk mengidentifikasi potensi kegagalan dan mengurangi risiko yang terkait dengan operasi dan pemeliharaan peralatan. Pemantauan berbasis kondisi memperpanjang masa pakai peralatan sambil meminimalkan waktu henti yang tidak direncanakan dan biaya pemeliharaan. Dengan demikian, platform open-source memajukan tujuan otomatisasi Industri 4.0 untuk meningkatkan efisiensi produksi melalui solusi digital.

Pemeliharaan prediktif untuk Industri 4.0

Pemeliharaan prediktif adalah strategi sejati, didukung oleh sensor IoT cerdas dan solusi kontrol tertanam yang menawarkan model bisnis canggih untuk menciptakan nilai tambah antara perusahaan dan pelanggan dan mencapai penghematan biaya pemeliharaan yang signifikan. Sensor dapat digunakan untuk memantau peralatan utama secara terus menerus, dan data produksi dapat direkam dan ditransmisikan secara nirkabel secara real time ke cloud untuk analisis pemeliharaan prediktif guna mengoptimalkan aliran dan meningkatkan keamanan. Perusahaan konsultan McKinsey &Co. memperkirakan bahwa penggunaan pemeliharaan prediktif yang efektif di pabrik dapat mengurangi waktu henti hingga 50% dan menghemat 10% hingga 40% untuk biaya perawatan peralatan.

Lingkungan pemeliharaan prediktif mencakup platform untuk memodelkan, mensimulasikan, menguji, dan menerapkan solusi. Alat tersebut mencakup integrasi data industri dan algoritme analisis untuk mendeteksi pola dalam data mesin dan alat analisis akar penyebab untuk menentukan tindakan korektif yang akan diambil.

Getaran, suhu, dan tekanan hanyalah beberapa parameter yang dapat menunjukkan status peralatan dan mengidentifikasi potensi kegagalan (Gambar 1). Teknik pemantauan biasanya digunakan pada peralatan seperti kompresor dan pompa.

Gambar 1:Analisis frekuensi getaran untuk deteksi kesalahan (Gambar:Perangkat Analog)

Karena getaran adalah gejala paling umum dari ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, dan anomali lainnya, perawatan prediktif sering kali didasarkan pada analisis getaran dari mesin yang berputar. Sementara itu, sensor suhu memantau bagian-bagian mesin yang penting untuk mendeteksi perubahan kondisi pengoperasian.

Sensor partikel oli memantau tingkat kontaminasi partikel dalam sistem pelumasan; peningkatan jumlah partikel dapat menunjukkan keausan mesin. Dan sensor arus memantau konsumsi daya komponen mesin. Aplikasi yang umum adalah memantau konsumsi motor saat ini untuk mengukur keausan.

Gambar 2:Pemeliharaan prediktif (Gambar:Bosch)

Selain sensor industri yang canggih, penerapan model pemeliharaan prediktif memerlukan teknologi kontrol (seringkali melalui perangkat lunak kontrol produksi). Data yang diperoleh dikirim ke pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) melalui IO-Link atau sistem kontrol lainnya, dengan tujuan mengelola operasi mesin saat ini dan masa depan secara cerdas (Gambar 2). Mari kita tinjau papan Shiratech iCOMOX bekerja sama dengan Arrow.

Detail dewan

Kit iCOMOX yang disajikan dengan elegan menyediakan dua perangkat:papan asli dan hub kontrol (dongle) untuk komunikasi nirkabel SmartMesh. Kabel koneksi untuk upgrade firmware dan struktur pendukung untuk pemasangan yang optimal disertakan (Gambar 3 dan 4).

Gambar 3:Kit iCOMOX
(Gambar:EE Times Europe)

Gambar 4:Kartu (atas) dan hub nirkabel untuk kontrol SmartMesh (Gambar:EE Times Europe)

Platform ini dilengkapi dengan sensor getaran, medan magnet, suhu, dan audio (Gambar 5). Ini memberikan rentang dinamis yang luas dan rasio signal-to-noise (SNR) yang luar biasa untuk analisis getaran. Selain itu, ini memungkinkan deteksi emisi kebisingan dan analisis arus pada motor untuk menghindari panas berlebih. Komunikasi SmartMesh memungkinkan komunikasi nirkabel berdaya rendah. Papan menawarkan kemampuan untuk mengonfigurasi tingkat peringatan dan alarm untuk setiap sensor. Faktor bentuk yang ringkas serta sertifikasi CE dan FCC melengkapi fitur-fiturnya.

Gambar 5:Susunan sensor dan komponen pada board iCOMOX
(Gambar:Shiratech)

Di jantung sistem adalah Perangkat Analog ADuCM4050 prosesor Arm Cortex-M4F berdaya sangat rendah dengan manajemen daya terintegrasi melalui teknologi SensorStrobe. MCU juga memiliki koleksi periferal digital, SRAM dan memori flash built-in, dan subsistem analog yang menyediakan kemampuan clocking, reset, dan manajemen daya. Subsistem konversi analog-ke-digital (ADC) dilengkapi dengan ADC 12-bit successive approximation register (SAR) dan konverter delapan saluran 1,8-Msps untuk akuisisi data (Gambar 6).

Gambar 6:Diagram blok ADuCM4050 (Gambar:Perangkat Analog)

Prosesor Arm Cortex-M4F, dengan kinerja hingga 52-MHz dan flash internal 512 KB dengan kode koreksi kesalahan (ECC), menawarkan cache 4-KB opsional untuk daya yang kurang aktif dan SRAM sistem 128 KB dengan paritas. ADuCM4050 memiliki fitur perangkat keras kriptografi yang mendukung Advanced Encryption Standard (AES)-128 dan AES-256 dengan Secure Hash Algorithm (SHA)-256 dan mode berikut:buku kode elektronik (ECB), enkripsi blok (CBC), penghitung (CTR) , dan memblokir enkripsi (CCM/CCM).

Gambar 7:Blok diagram sensor getaran ADXL356 (Gambar:Perangkat Analog)

Sensor getaran adalah Perangkat Analog ADXL356 dengan akselerometer sistem mikroelektromekanis (MEMS) kebisingan rendah (Gambar 7). IC menawarkan stabilitas jangka panjang yang sangat baik dari -40 ° C hingga 125 ° C. Sensor medan magnet tiga sumbu Bosch BMM150 memberikan orientasi spasial absolut dan vektor gerakan dengan akurasi dan dinamika tinggi.

IM69D130 dari Infineon Technologies adalah mikrofon MEMS digital berkinerja tinggi yang menggunakan teknologi MEMS Dual Backplate Infineon untuk memberikan rentang dinamis 105 dB dan linearitas output hingga 130 dBSPL (Gambar 8). Hasilnya adalah sinyal audio yang sangat jernih, jarak penerimaan yang lebih jauh, dan kepekaan terhadap sinyal lembut dan keras — dari ucapan bisikan hingga konser rock.

Gambar 8:Mikrofon digital IM69D130 (Gambar:Infineon Technologies)

Sensor suhu yang digunakan dalam platform adalah ADT7410 Analog Devices, dengan akurasi ±0,5°C dan resolusi 16-bit. Alat ini mengukur suhu mulai dari –55°C hingga 150°C.

Board ini menawarkan berbagi dan manajemen data melalui jaringan SmartMesh melalui dongle dan LTC5800 Perangkat Analog. Sistem-on-chip LTC5800-IPM, dengan desain radio berdaya rendah yang sangat terintegrasi dari Dust Networks dan mikroprosesor Arm Cortex-M3 32-bit, memungkinkan perangkat lunak jaringan SmartMesh IP untuk dijalankan. SoC LTC5800-IPM yang terintegrasi ke dalam board dilengkapi dengan chip power amplifier (PA) dan transceiver sehingga memisahkan daya, kristal, dan antena dengan sirkuit yang cocok adalah semua yang diperlukan untuk membuat node nirkabel yang lengkap.

>> Lanjutkan membaca tentang konektivitas dan firmware yang didukung dalam artikel lengkap tentang saudari kita situs, EE Times Europe.