Smart Monitoring: Maschinen-Daten in Echtzeit aus dem Antrieb

Jürgen Dlugosch, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Baumüller SmartValue
Holen Sie mit IoT mehr aus Ihrer Antriebstechnik raus: Baumüller SmartValue steht für den Mehrwert, den intelligente Antriebstechnik für Maschinenbau und Maschinenbetreiber bietet. Mit Baumüller SmartValue erweitern wir den Leistungsumfang unserer Servoantriebe: Auf Basis der schon vorhandenen Daten wie Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl oder Position werden dem Anwender weitere wichtige Informationen z.B. zum Betriebszustand der Maschine geliefert oder direkt im Antrieb Entscheidungen getroffen, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Das gleiche gilt für die zugehörige Auslege-Software: Mit ihr wird die Motor-Regler-Kombination optimal für die jeweilige Applikation dimensioniert und die Regler parametriert. Darüber hinaus kann über Simulation die Auslegung sofort am digitalen Zwilling verifiziert und direkt optimiert werden.

Baumüller Antriebe verfügen über intelligente Monitoring-Funktionen, die alle Antriebsparameter in Echtzeit bis hinunter zum Reglertakt erfassen und an höhere Architekturschichten weitergeben können.

Die Herausforderung

Als Basis für Prediktive Wartung, Condition Monitoring und Prediktive Quality sind zahlreiche Daten aus dem Antriebssystem von Maschinen und Anlagen nötig.

Die Lösung

Die Baumüller Antriebe verfügen über intelligente Monitoring-Funktionen, die alle Antriebsparameter in Echtzeit bis hinunter zum Reglertakt erfassen und an höhere Architekturschichten weitergeben können. Mit der integrierten Oszilloskop-Funktion können die Geräte Signale in herstellerunabhängiger Form zum Beispiel über einen OPC UA Server weitergeben - bestehend aus Abtastwert, Zeitstempel und Einheit. Die Signale werden dabei kontinuierlich oder getriggert zur Verfügung gestellt. Der Vorteil: Die Daten können direkt im Drive erfasst, vorverarbeitet und weitergegeben werden. Es entstehen keine zusätzlichen Aufwände für externe Sensorik, zusätzliche Verdrahtung oder eine separate Auswerteeinheit wie z.B. einen Edge-PC.

Die so erfassten Daten können später zum Beispiel zur Qualitätssicherung oder für die Diagnose im Fehlerfall herangezogen werden. Im Baumüller Parametriertool ProDrive können die Daten mit verschiedenen Analysemethoden ausgewertet werden (z.B. FFT- und Ordnungsanalyse, Wasserfalldiagramm). Weiterer Vorteil der Baumüller Datenanalyse über ProDrive ist, dass auch eine zeitsynchrone Datenerfassung über mehrere Achsen möglich ist.

Ein Einsatzfall für das Smart Monitoring ist die Erfassung von Temperaturverläufen des Antriebsstranges. Daraus lässt sich die Auslastung der verwendeten Komponenten und damit auch der Maschine erfassen. Diese Anwendung lässt sich bis hin zur Erkennung von Problemen wie z. B. einer Überlastung oder eines Defekts an mechanischen Komponenten erweitern. Dafür werden zusätzliche Parameter in das Monitoring mit aufgenommen. Aus Schwingungen in Motorstrom und -drehzahl können von mechanischer Unwucht über Lose bis hin zu Lagerschäden Veränderungen im Antriebsstrang erkannt werden und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Durch vorab geplante Wartungsarbeiten können Verschlechterungen in der Produktqualität so vermieden und Maschinestillstände reduziert werden.   

ProDrive kann auf allen Windows-Geräten installiert werden. Die Ergebnisse stehen im Simulations-Tool ProSimulation dann als Basis für Optimierungen zur Verfügung. Hier können Parameter geändert und Anpassungen verifiziert werden.

Das kann Smart Monitoring von Baumüller

  • Bei der Inbetriebnahme:
    • Triggern auf bestimmte Ereignisse oder Fehlerbilder
    • Aufzeichnen von „Gutmustern“ als Referenz
  • Im Betrieb:
    • Laufende Messwertaufzeichnung
    • Detektieren von Abweichungen gegenüber den Referenzen
    • Automatisches Detektieren von Veränderungen bei wiederholten/getakteten Prozessen
    • Detektieren von unerwarteten Ereignissen oder deren Häufung
  • Im Servicefall:
    • Ermitteln von Störungsursachen
    • Triggern auf bestimmte Ereignisse oder Fehlerbilder
    • Rückblick auf den Betrieb vor der Störung (History)

Baumüller legt Wert auf eine hohe Interoperabilität seiner Lösungen und ist darum Mitglied in Gremien, die sich um Standardisierungen für den Datenaustausch kümmern.

Fast Fourier Transformation

Neben den in Echtzeit erfassten zeitdiskreten Signalen (Antriebsparamater) wird in der Antriebstechnik zur Analyse von z. B.: Schwingungen auch das Signal zerlegt in seine Frequenzanteile benötigt. Diese Zerlegung wird über einen effizienten mathematische Algorithmus, der schnellen Fourier Transformation, realisiert.   

Haben Sie noch Fragen?

Jürgen Dlugosch
Senior Product Manager I Baumüller Nürnberg GmbH

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