Werden in der Anlage an mechanischen Komponenten Temperaturen, Vibrationen oder Magnetfelder überwacht, kann im Fehlerfall rechtzeitig eingegriffen werden, ehe es zu einem Ausfall kommt.

Werden in der Anlage an mechanischen Komponenten Temperaturen, Vibrationen oder Magnetfelder überwacht, kann im Fehlerfall rechtzeitig eingegriffen werden, ehe es zu einem Ausfall kommt. Balluff

In der Welt der Fortbewegungsmittel hat Condition Monitoring schon eine lange, durchaus erfolgreiche Tradition. Bereits in den Autos der 1960er Jahre gab es einfache Sensoren und Warnleuchten z.B. für den Ölstand. Die Entwicklung ging konsequent weiter und heute gilt die Umsetzung des automatisierten Condition Monitoring in der Luftfahrt nahezu als perfekt. Ohne Sensorik, die jedes Bauteil in jeder Sekunde im Blick hat, sind moderne Flugzeuge nicht mehr denkbar.

In der Automatisierungstechnik ist die Realität jedoch eine andere. Condition-Monitoring-Systeme werden hier nur punktuell an besonders kritischen Stellen und oft lediglich temporär eingesetzt. Das Preisniveau ist hoch und der Umgang mit der Technik schwierig. Die Auswertung und Analyse ist aufwendig und erfordert tiefgreifendes Knowhow bei Einrichtung und Betrieb. Für den flächendeckenden Einsatz im Anlagen- und Maschinenbau sind solche Lösungen deshalb ungeeignet. Nichtsdestotrotz sind aber aussagekräftige Informationen direkt aus den Anlagen und Maschinen dringend notwendig, um beispielsweise durch rechtzeitige Wartungsmaßnahmen ungeplante und teure Stillstandzeiten zu verhindern.

In Standardanwendungen wie Lüftern, Motoren, Spindeln etc. beschränkt sich die Zustandsüberwachung in der Praxis auf die Erfahrung der Mitarbeiter. Sie hören, wenn eine Unwucht an einem Ventilator zu verdächtigen Vibrationen führt oder spüren, wenn ein Motor unzulässig warm wird. Zuverlässig Aussagekraft hat ein solches „Condition Monitoring“ allerdings nicht. Hilfe bringen kleine, preislich attraktive und leistungsfähige Sensoren, die auch bei solchen Komponenten zu neuen, flächendeckenden Lösungsansätzen führen.

Ein Sensor – viele Messgrößen

Eisatzmöglichkeiten des multifunktionalen Sensors

Ein Sensor – viele Möglichkeiten Balluff

Gefragt sind also Sensoren, die sich einfach integrieren und bedienen lassen, am besten mehrere Messgrößen an einer Stelle erfassen, sowie intelligent und effektiv mit der Steuerung oder übergeordneten Datenbanksystemen kommunizieren. Als kompakte, leicht nachzurüstende Lösung eignet sich der neue multifunktionale Condition Monitoring Sensor BCM von Balluff.

Der mit Abmessungen von 32 x 20 x 10 mm sehr kompakte und nur 30 g leichte Sensor im robusten Edelstahlgehäuse ermöglicht eine kontinuierliche Zustandsüberwachung sowie das automatisierte Monitoring von Grenzwerten und liefert detaillierte Informationen über den aktuellen Zustand der Maschinenkomponente, an die er montiert ist. Das Multitalent erfasst physikalische Größen wie Vibration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und verarbeitet diese on Board beispielsweise zu statistischen Kenngrößen wie RMS (quadratisches Mittel), Mean (Mittelwert), Peak-to-Peak oder Min/Max. Der Anwender muss sich dadurch nicht mehr mit den Feinheiten der Schwingungsanalyse auseinandersetzen. Stattdessen liefert der Sensor die gewünschten Daten über IO-Link passend konfiguriert an ein übergeordnetes System. Das kann eine Steuerung sein, die die Informationen nutzt und gegebenenfalls eine Störmeldung ausgibt. Die Zustandsdaten lassen sich aber auch in einer beliebigen Datenbank speichern und weiterverarbeiten.

IO-Link als Kommunikationsprotokoll

Condition-Monitoring-Sensor BCM von Balluff mit integrierter Datenvorverarbeitung

Condition-Monitoring-Sensor BCM von Balluff mit integrierter Datenvorverarbeitung Balluff

Auf Basis der vom Sensor erfassten und vorverarbeiteten Daten lassen sich Anomalien frühzeitig erkennen, Wartung- und Instandsetzung vorausschauend planen und somit unerwartete, teure Stillstände und Produktionsausfälle vermeiden. IO-Link als Kommunikationsprotokoll ermöglicht zudem eine einfache und flexible Parametrierung. So lässt sich die Auswertung im Sensor individuell auf die jeweilige Applikation abstimmen, ohne weitere Software oder externe Auswertegeräte.

Der Inhalt der Prozessdaten ist frei definierbar und erlaubt es, bis zu fünf gemessene oder vorverarbeitete Daten zyklisch zu übertragen. Zudem ist eine azyklische Abfrage weiterer statistischer Auswertegrößen möglich. Beim automatisierten Monitoring sind für Mess- oder Auswertegrößen Grenzwerte für Vor- und Hauptalarme definierbar, sodass der Sensor bei bestimmten Ereignissen Warnmeldungen erzeugt und über Statusbits direkt zur Verfügung stellt. Der Sensor leistet damit einen Beitrag für den effizienten und störungsfreien Betrieb jeder Anlage und steigert die Effektivität.

Anwendungsbeispiele aus Lüftungs- und Montageanlagen

Absauglüfter der Lackierkabine

Überwacht der Sensor den Absauglüfter der Lackierkabine auf unzulässig hohe Vibrationen, können rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden, um einen Ausfall zu vermeiden Balluff

Eine Applikation für den Condition Monitoring Sensor sind Lüftungsanlagen in Lackierkabinen. Hier wird dierie verbrauchte Luft angesaugt und gefiltert. Dabei setzen sich mit der Zeit an den Ventilatorflügeln Farbpartikel an. Das führt zu Unwucht und letztendlich zum Ausfall des Lüfters. Überwacht der Sensor den Absauglüfter auf unzulässige Vibrationen, lassen sich rechtzeitig und geplant Maßnahmen ergreifen, um einen Ausfall zu vermeiden. So kann beispielsweise bei einem Farbwechsel der Lüfter gereinigt werden. Ähnliches gilt auch für andere mechanische Komponenten wie Lager, Getriebe, Pumpen oder Schaltschränke in der Anlagentechnik. Werden hier Temperaturen, Vibrationen und weitere Umgebungsbedingungen überwacht, kann eingegriffen werden, ehe es zu einem Ausfall kommt. Manuelle Inspektionen sind nur noch notwendig, wenn es wirklich erforderlich ist. Das spart Manpower und die damit verbundenen Kosten.

Auch bei prüfungsintensiven Fördersystemen oder Montageanlagen zeigt der Sensor seine Vorteile. Bei Montageanlagen lässt sich der Verschleiß der Kugelgewindespindel und Lager der Lineareinheiten überwachen. Fallen sie ungeplant aus, führt die Wiederbeschaffung oder Reparatur zu längeren Ausfallzeiten. Eine Anwendung nicht nur aus der Automobilindustrie ist das frühzeitige Erkennen und Lokalisieren drohender oder bereits vorhandener Störungen bei Elektrohängebahnen bei Versatz der Führungsschienen oder durch verschlissene Rollkörper. Bei Pressen lassen sich Verschmutzungsgrad und Schmierung der Führung überwachen. Diese führen zu erhöhten Vibrationen, die der Sensor erfasst und meldet.

Condition Monitoring Sensor von Balluff im Video