Ein durchgängiges Diagnosekonzept ist mehr als nur das Blinken roter, gelber oder grüner LEDs. Das Konzept reduziert nachhaltig die „Cost of Goods“, hält die Produktqualität konstant hoch und erhöht die Anlagenverfügbarkeit. Wartungs- und Reparaturarbeiten können schnell, effektiv und zielgerichtet durchgeführt werden. Ganz wichtig ist die Durchführung von Instandhaltungsarbeiten zum geplanten Zeitpunkt mit präventiver Wirkung. Für die Pharmabranche gilt außerdem: Ohne funktionierendes Diagnosekonzept lassen sich die aktuellen Forderungen der FDA nach PAT schwer umsetzen.
Die Betrachtung der Total Cost of Ownership (TCO) beschränkt sich bei Anlagen der Prozessindustrie nicht auf die hohen Investitionssummen und deren Einsparpotenziale. Mit der Inbetriebnahme kommt ein wesentlicher Faktor hinzu: die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und damit der Steigerung der Produktionskapazität. Neben dem Kundenwunsch, bei der Anlagenerrichtung integrierte Automatisierungslösungen vom Engineering bis zum Anlagenbau per One-stop-shopping aus einer Hand zu bekommen, ist es notwendig, Daten zwischen abgestimmten Komponenten austauschen zu können. Damit lassen sich ungewollte Produktionsstillstände vermeiden und die Produktivität und Produktionskapazität erhöhen. Aufeinander abgestimmte Automatisierungsprodukte mit Diagnosefunktionen zur Datenauswertung bilden die Basis und ermöglichen eine vorausschauende Wartung.
Zur automatisierten Prozessführung gehört ein verteiltes System aus elektronischen und pneumatischen Steuerketten. Die pneumatische Steuerkette umfasst Druckluftversorgung, Druckluftaufbereitung, pneumatische Schaltventile, Verschlauchung sowie pneumatische Prozessantriebe. Eine Fehlfunktion in der pneumatischen Steuerkette bedeutet in der Prozessautomatisierung häufig kein oder falscher Produktfluss, falsche Prozesszeiten, schlechte Produktionsperformance, vermeidbare Stillstände und unzureichende Produktqualität, bis hin zum Produktverlust.
Diagnoselevels
Mit einem durchgängigen Diagnosekonzept können Anwender ungeplante Stillstandszeiten der Produktionsprozesse reduzieren. Dabei lassen sich die möglichen Diagnosekonzepte in verschiedene Levels unterteilen:
- 1. Diagnoselevel: Einfache Monitoringfunktionen (Erkennen von Störungen)
- 2. Diagnoselevel: Systemdiagnose (Fehlerlokalisierung in der Anlage)
- 3. Diagnoselevel: Subsystemdiagnose (Fehleridentifizierung)
Mit wenigen Sensoren für Druck und Durchfluss in der pneumatischen Steuerkette lassen sich auf dem ersten Level über den einfachen Vergleich von Soll- und Istwerten Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage treffen. Beim zweiten Diagnoselevel werten ein Diagnosecontroller sowie modellbasierte Software-Lösungen die Prozessparameter aus Level 1 aus und interpretieren sie. Damit lassen sich bereits vor dem Ausfall Wartungsmaßnahmen durchführen. Level 3 ist für besonders kritische Prozessfunktionen sinnvoll. Zusätzliche Sensorik überwacht kritische Prozessantriebe und erkennt beispielsweise verstellte Drosseln, Dichtungsverschleiß oder gequetschte Zuleitungen. Diese Diagnoseinformationen lassen sich auf den übergeordneten Leitsystemen visualisieren, um Maßnahmen zielgerichtet einzuleiten.
Herzstück des Diagnosekonzepts
Das modulare Ventilinselkonzept CPX/MPA, eine Kombination aus dem Remote-IO-Terminal CPX und der Magnetventilinsel MPA, zeigt Fehlerquelle, -ort und Maßnahmen an. Dazu gehören die Fehlererkennung und -lokalisierung als modul- oder kanalorientierte Diagnose der E/As, die Ventildiagnose pro Kanal, Klartextanzeige vor Ort, Datenaufbereitung und -übertragung über Feldbus sowie bei einer Ausbaustufe mit Ethernetschnittstelle, integrierte IT-Lösungen wie Fernwartung, E-Mail- oder SMS-Alarm und Diagnose-Trace mit Fehlerspeicher.
Zur vorausschauenden Wartung dienen bei CPX/MPA die integrierten Features zum Condition Monitoring wie Schaltspielzähler, permanente Überwachung der Spulenströme für Magnetventile sowie die modulweise Kontrolle der Spulenspannung für Magnetventile.
Schnell via Ethernet
Mit einem Ethernetanschluss auf CPX sind Diagnosedaten sofort und weltweit als integrierte IT-Lösung verfügbar. Über das Zählen von Zyklen lassen sich Wartungseinsätze bestimmen. Im Störfall kann das Modul den Fehlerort weitermelden. Sind die Werte bekannt, lassen sich Stillstände durch rechtzeitige Wartung vermeiden, Produktionsabläufe optimal steuern und Störungsursachen schneller beseitigen. Ventilinseln sind mit ihrer Verbindung von Elektrik, Pneumatik und Integration in überlagerte Systeme der Prozessführung prädestiniert für die anlagennahe Diagnose. Ein Softwarepaket wie der CPX-Web-Monitor macht alle Diagnosedaten der CPX dynamisch in einem Web-Browser sicht- und anwendbar im lokalen Anlagennetzwerk, im Intranet oder weltweit.
In die modulare elektrische Peripherie CPX kann ein Front-End-Controller CPX-FEC integriert werden, der im Feld autarke Steuer- und Regelkreise, Visualisierung vor Ort sowie Vorverarbeitung am Feldbus ermöglicht. Per Fernwartung können Betreiber ihre Anlagen von jedem beliebigen Ort im Auge behalten und Konfigurationen durch Online-Zugriff verändern: CPX-FEC verbindet Automatisierungs- und Informationstechnologie, ebenso die Feldbusknoten mit den Industrial-Ethernet-Protokollen Profinet IO, Ethernet IP oder EtherCat.
Dienstleistung nach Maß
Neben den Automatisierungskomponenten im Diagnosesystem erhöhen die Services von Festo die Verfügbarkeit und damit auch die Kapazität von Anlagen. Die Analyse und Optimierung der Druckluftqualität sorgt für präzise und langzeitstabile Messergebnisse, besonders bei Dauereinsatz der Durchflusssensoren im rauen Umfeld der Fertigung. Erst optimale Druckluftqualität erhöht die Lebensdauer von Sensoren und pneumatischen Komponenten in der Gesamtanlage. Mit dem Energy Saving Service lassen sich Leckagen beseitigen.
Bei kundenspezifischen Condition-Monitoring-Projekten bietet der Hersteller unterstützende Dienstleistungen an. Diese reichen von der Planung und optimalen Auslegung der individuellen Condition-Monitoring-Lösung durch Spezialisten über vorbereitende Analysen von Druckluftverbrauch und -qualität bis hin zu Einbauempfehlungen und dem Inbetriebnahme-Support.
Alle Produkte und Dienstleistungen als Gesamtpaket weiterentwickelt ergeben den neuesten Spross in der „Diagnostiker-Familie“, das Festo Energy Monitoring GFDM. Es ist die Lösung zum Luftverbrauchsmonitoring mit Analysefunktion. Automatische Referenzdatenerfassung in Kombination mit Grenzwerten und Trends ermöglichen das rechtzeitige Erkennen von Abweichungen und somit ein proaktives Handeln, bevor der Prozess an Qualität verliert. Zudem erlaubt GFDM die Überwachung unterschiedlicher Betriebszustände.
cav 430
Diagnosekonzept von Festo
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