Mit dem BCM-Sensor von Balluff die Effizienz steigern: Umfassende Lösung für Condition Monitoring

In letzter Zeit wurde viel über Condition Monitoring gesprochen - die ständige, kontinuierliche Kontrolle und Überwachung von Aktoren, die in Produktionslinien eingesetzt werden. Ein gutes Beispiel für eine solche Lösung ist der BCM-Sensor, d. h. der Balluff Condition Monitoring Sensor, der in einem kleinen, kompakten Gehäuse über Schwingungsmessung in drei Achsen, Temperaturmessung, relative Luftfeuchtigkeit und Umgebungsdruck verfügt. Wie das Beispiel unseres Unternehmens - SOPEM - zeigt, sind die Möglichkeiten, wie dieser Sensor noch breiter eingesetzt werden kann.

SOPEM mit Sitz in Niepołomice ist ein Produktionsstandort von SOMFY - einem weltweit führenden Hersteller von Motoren für Tore, Rollläden und Jalousien sowie für die Steuerung dieser Geräte. Die Niederlassung in Niepolomice ist nicht nur ein Produktionsunternehmen, sondern auch ein Logistikzentrum für Osteuropa und eine Forschungs- und Entwicklungsabteilung. Derzeit arbeiten in Niepołomice etwa 600 Menschen, die sich hauptsächlich mit der Herstellung von Motoren für Außenjalousien und Rollläden sowie Fernbedienungen für diese Geräte beschäftigen.

Unsere Herausforderung, die wir bei SOPEM in Angriff nehmen wollten und die uns dazu veranlasste, nach einem geeigneten Sensor zu suchen, war die Notwendigkeit, den Geräuschkontrollprozess für Außenjalousiemotoren zu verbessern.

Ablauf des Prozesses

Die Lärmkontrolle wird von Bedienern durchgeführt, die den Motor in eine Lärmschutzkabine stellen und sich dann auf ihre Sinne und ihre Aufmerksamkeit verlassen, um den Motor als gut (OK) oder nicht gut (NICHT OK) einzustufen. Eine Fertigungshalle ist ein Bereich, in dem viel Lärm erzeugt wird, so dass diese Aufgabe manchmal recht schwierig ist. Also beschlossen wir, eine Alternative zur subjektiven Bewertung von Motoren durch den Bediener zu finden.

Unsere erste Idee war die so genannte Vibrationsanalyse. Dazu testeten wir verschiedene Sensoren, die nicht nur die richtige Funktionalität haben, sondern auch mit industriellen Systemen kompatibel sein mussten. Der Sensor, der unsere Erwartungen erfüllte, war der BCM, da er leicht zu integrieren ist und einfach an eine SPS oder HMI angeschlossen werden kann, um Daten zu sammeln.

Die perfekte Lösung

Der BCM-Sensor (Balluff Condition Monitoring Sensor) entsprach perfekt unseren Anforderungen, da er zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften auch noch kompakt ist, was ein eindeutiger Vorteil ist. Nachdem wir den Sensor gemietet hatten, konnten wir ihn sofort testen, indem wir eine Offline-Position aufbauten. Anhand einiger Profile haben wir einen 4-Port-Master installiert. Dank der Funktionalität und Vielseitigkeit der IO-Link-Schnittstelle konnten wir ihn leicht in die Maschine integrieren, indem wir den Algorithmus für die Datenarchivierung festlegten - welche Prozessdaten verwendet werden sollten. Davon gibt es wirklich viele, und wir hätten eine ganze Weile gebraucht, um alle Möglichkeiten des BCM-Sensors zu prüfen. Łukasz Ostrowski von Balluff war uns dabei eine große Hilfe.

Der nächste Schritt bestand darin, den IO-Link-Master in das bestehende Profinet-Netzwerk zu implementieren. Nachdem wir den richtigen Algorithmus gefunden hatten, schlossen wir den BCM an den richtigen Port an. Mit einer speziellen Magnetbefestigung für den Sensor konnten wir die Maschine an verschiedenen Orten testen, wie diese Vibrationen erfasst werden. Derzeit sind wir noch auf der Suche nach einem geeigneten Algorithmus zur Erfassung der Daten.

Art der verwendeten Daten

Mit dem BCM-Sensor verwenden wir hauptsächlich zwei Prozessparameter, nämlich VELOCITY RMS MAGNITUDE und ACCELERATION RMS MAGNITUDE. Wir erfassen diese Daten mit zwei Motorbewegungen, da der Bediener, der den Sensor an der Maschine anbringt, den Prozess mit einer Taste startet und eine Aufwärtsbewegung ausführt. Wir sammeln 30 Messpunkte aus einer solchen Bewegung. Wenn der Motor dann beginnt, sich herunterzudrehen, nehmen wir ebenfalls Messungen vor. Daraus berechnen wir das arithmetische Mittel, um das entsprechende Niveau der vom Sensor erzeugten Vibrationen und die Standardabweichung zu erfassen. Während der Testphase haben wir festgestellt, dass das Vibrationsniveau die Kunst nicht ganz als "NICHT OK" qualifiziert. Manchmal kommt es auch vor, dass die Schwingungen einen ungewöhnlichen Charakter haben.

Was wir erreicht haben

Im Moment sammeln wir alle Sensordaten. Wir vergleichen sie mit den Daten, die wir von der Qualitätsabteilung erhalten. Sie zeigen, dass es an einem bestimmten Tag eine bestimmte Anzahl von "NICHT OK"-Motoren gab, und wir vergleichen diese mit den Daten, die wir vom Sensor erhalten. Wir erkennen mindestens 95 % dieser Fehler. Wir erkennen auch andere Arten von Fehlern, so dass es sein kann, dass wir nach der Einführung und Umsetzung des BCM-Sensors viel mehr solcher Motoren erkennen werden. Wenn die Lösung zu 100 % akzeptiert wird, werden wir sie auf die anderen Maschinen übertragen. Wir würden auch gerne eine Positionsautomatisierung in Erwägung ziehen, bei der der Motor automatisch gestartet wird und nur die vom Sensor erfassten Daten Aufschluss darüber geben, ob der Motor "OK" oder "NICHT OK" ist.