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Condition Monitoring von Werkzeugmaschinen mit Retrofit-Sensoren

4 Minuten Lesezeit
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Maschinen haben in der Autoindustrie eine zentrale Rolle. Eine einfach zu installierende Lösung für digitales Condition Monitoring versetzt diese in die Lage, wechselnde Betriebsbedingungen zu erkennen und darauf zu reagieren. Das System steigert die Produktivität mit intelligenten Sensoren und dem Industrial IoT.

Die Herausforderung: Überwachen von Werkzeugmaschinen, um Störungen und Ausfälle frühzeitig zu erkennen

Ein Autoteile-Hersteller in Portugal stand vor der Aufgabe, seine zahlreichen Werkzeugmaschinen besser zu überwachen. Eine praktische, digitale Lösung dafür ist das Condition Monitoring (Zustandsüberwachung). Darunter wird die regelmäßige Erfassung des Maschinenzustandes durch Messen bestimmter Werte wie beispielsweise Vibrationen, Temperatur oder Feuchtigkeit an Maschinenteilen verstanden.

Die meisten Werkzeugmaschinen sind sehr langlebig und werden über viele Jahre hinweg eingesetzt. Diese älteren Maschinen sind normalerweise nicht in der Lage, Daten in das Industrial IoT zu senden, da sie keine internen Sensoren besitzen. Gefragt ist also eine Retrofit-Lösung, die an Maschinen jeden Alters problemlos funktioniert. Der Retrofit muss einfach zu installieren sein und einige zusätzliche Anforderungen erfüllen.

Des Weiteren ist es sehr aufwendig, in einer spanenden Produktion zusätzliche Ethernet-Leitungen zu verlegen, um alle Maschinen zu erreichen. Die Kabel müssten an der Decke verlegt werden, da der Boden häufig ölig und schmierig ist. Unter anderem deshalb fiel die Wahl auf Wireless.

Gleichzeitig muss die Umrüstung der Maschinen während des laufenden Betriebs möglich sein, da der Hersteller Stillstände aus wirtschaftlichen Gründen möglichst vermeiden wollte. Diese Anforderungen erfüllt das DATAEAGLE-System der Schildknecht AG, das bei dem Hersteller vom IIoT-Unternehmen – und Partner der Schildknecht AG – IndustrialSYS eingeführt wurde.

Die Lösung: Condition Monitoring mit Retrofit-Sensoren und IIoT-Gateway

Jede Werkzeugmaschine in einem 12er-Block ist mit vier Sensoren ausgerüstet, die per Kabel mit einem Sensor-Hub DATAEAGLE-Xtreme IO ausgerüstet sind. Sie senden ihre Daten an das DATAEAGLE 2730 IoT Gateway, das gleichzeitig Daten von bis zu acht Sensoren-Hubs verarbeitet. Deshalb gibt es pro Block zwei dieser Gateways.

Die Verbindung zwischen Hub und Gateway wird mit BLE-Datenfunk (Bluetooth Low Energy 4.2) aufgebaut. Der Einsatz von Wireless-Sensoren ist ebenfalls möglich, für diesen Fall besitzt das Gateway die entsprechenden Möglichkeiten für den Bluetooth-Empfang. Die Art der Sensoren ist den Nutzern freigestellt, das System ist unabhängig von einer bestimmten Sensortechnik.

Für die Weiterleitung der Daten vom Gateway zu einem Industrie-PC gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Unterstützt werden unter anderem die Standards Modbus TCP, Profinet, EtherCAT und Ethernet Powerlink. Es besitzt außerdem eine Schnittstelle für eine weltweit nutzbare eSIM, mit der eine Internetverbindung per Mobilfunk aufgebaut werden kann. Damit sind auch alle Fälle abgedeckt, wenn das interne Netzwerk eines Unternehmens nicht genutzt werden kann.

Das Gateway selbst übernimmt einige Aufgaben bei der Vorverarbeitung der Daten. Hier werden kritische Werte festgestellt und als Alarmmeldung über eine Feldbus-Verbindung an eine Industriesteuerung gesendet. Anschließend werden die Daten in die Cloud gesendet. Dort stehen sie im DATAEAGLE-Portal zur weiteren Verarbeitung bereit.

Das Cloud-Portal des Systems bietet ein individuell anpassbares Dashboard, sodass die Bediener einen Überblick über die eingehenden Sensordaten haben. Zudem bietet das Portal eine Möglichkeit, die Sensorik zu konfigurieren. So sind unterschiedliche Intervalle für die Übertragung der Sensordaten in die Cloud möglich oder die Definition von Alarmen für einzelne Sensoren.

Das Ergebnis: Kontinuierliche Zustandsüberwachung und Steigerung der gesamteffizient

Das DATAEAGLE CMS (Condition Monitoring System) überwacht die Funktionssicherheit der Werkzeugmaschinen eines Autoteile-Herstellers. Das CMS ist wegen seiner einfachen und schnellen Installation und Inbetriebnahme im Unternehmen positiv bewertet worden. Es handelt sich um ein Komplettsystem, das innerhalb weniger Stunden installiert und in Betrieb genommen werden kann. Das CMS hat bei dem Autoteile-Hersteller in Portugal dazu beigetragen, die täglichen Auslieferungen abzusichern und zugesagte Liefertermine genau einzuhalten.

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