Aktuální vydání

celé číslo

11

2018

SPS IPC Drives 2018

Elektrické, hydraulické a pneumatické pohony

celé číslo

Klimatizace pro skříňový rozváděč – chlazení s cloudovým řešením

V oblasti chladicích zařízení pro rozváděče hraje stále důležitější úlohu uplatnění principů průmyslu 4.0. Chladicí zařízení je možné vybavit rozsáhlými komunikačními možnostmi. Kompletní komunikace od čidla v chladicím zařízení po cloudové systémy otevírá nové možnosti použití. Předpokladem jsou zařízení připravená na internet věcí (IoT), jako např. nové chladicí jednotky a chillery řady Rittal Blue e+. 

Náklady na údržbu a servis jsou spolu s náklady na energie během celé doby provozu chladicího zařízení zpravidla výrazně vyšší než původní investice do zařízení samotného. Optimalizace servisu a údržby např. údržbou podle potřeby (prediktivní údržbou) může vést ke snížení pracnosti a tím také nákladů. Pro údržbu podle potřeby jsou nicméně vždy vyžadovány informace o jednotlivých chladicích zařízeních a okolních podmínkách. Typickým příkladem je výměna ventilátoru ještě před výskytem závady, která může způsobit výpadek nejen chladicího zařízení, ale v nejhorším případě dokonce celé linky nebo obráběcího stroje. Jsou-li k dispozici informace o době chodu, srovnání předpokládané a skutečné rychlosti otáčení a údaje o příkonu ventilátoru v čase, lze odhalit blížící se závadu. To umožňuje včasnou výměnu kritických komponent a zvyšuje spolehlivost celého zařízení. Informace o energetické náročnosti, stavu jednotlivých komponent, okolních podmínkách a např. stupni znečištění filtrační vložky dovolují využít potenciál k optimalizaci údržby, oprav a energetické účinnosti.

V době průmyslu 4.0 nabývá na významu jednoduchá a plynulá výměna informací mezi různými systémy. Protože tyto informace jsou jednoduše a rychle dostupné všem oprávněným uživatelům, jsou doby, kdy údržbář chodil s blokem a kuličkovým perem od zařízení k zařízení, aby si poznamenal vše potřebné, již minulostí. 

Připojení k síti

Proto Rittal vybavil svá chladicí zařízení rozsáhlými komunikačními možnostmi. Prostřednictvím nového rozhraní IoT, které bylo poprvé představeno na veletrhu automatizace SPS IPC Drives 2017 v Norimberku, mohou zařízení komunikovat také přímo mezi sebou, bez prostřednictví nadřazených systémů, a lze je propojit s dohledovým systémem zákazníka i jeho systémem správy energie (obr. 1). Díky tomu je v nich možné neustále vyhodnocovat údaje přenášené ze zařízení, jako např. vnitřní a vnější teplotu skříňového rozváděče nebo teplotu kondenzátoru a výparníku. Stejně tak jsou snadno dostupné údaje o době provozu kompresoru, vnitřního a vnějšího ventilátoru a také údaje o vytížení, hlášení a nastavení zařízení. Provozovatelé zařízení díky tomu mohou včas identifikovat jejich nesprávné fungování a zvýšit tím spolehlivost provozu. Dostupnost aktuálních provozních údajů a stavů navíc zrychluje procesy údržby.

Podporovány jsou protokoly OPC UA, Profinet, SNMP, Modbus TCP a CANopen. To umožňuje integrovat chladicí zařízení do aplikací IoT a otevírá cestu k novým koncepcím řešení servisu. Informace ze zařízení lze rovněž použít pro rozsáhlou analýzu v cloudových systémech. 

Prediktivní údržba a analýza dat

Jak mohou vypadat v budoucnu aplikace pro průmysl 4.0, jako např. prediktivní údržba a analýza dat, ukázala firma Rittal na letošním veletrhu Hannover Messe. Prvním ukázkovým příkladem byla integrace zařízení Rittal, chladicích zařízení rozváděčů a chillerů (obr. 2), do systému Siemens MindSphere. S tímto cloudovým „operačním systémem“ pro IoT (Internet of Things) mohou uživatelé vyvíjet vlastní aplikace průmyslu 4.0. Dále lze pomocí něj škálovatelně zaznamenávat a analyzovat velká množství dat pro aplikace „smart factory“ v oblastech prediktivní údržby, správy energetické náročnosti nebo optimalizace zdrojů. Jako příklad byly představeny aplikace pro prediktivní údržbu realizovanou pomocí analýzy dat. Údržbou podle potřeby lze v porovnání s údržbou prováděnou v určitých intervalech snížit náklady a zároveň zvýšit dostupnost zařízení. Součástí představeného řešení byla také optimalizace trasy pro provádění údržby, která je výhodná zejména v provozech s velkým počtem nainstalovaných chladicích zařízení. Zaměstnanec údržby se tak vyhne absolvování zbytečně dlouhých pochůzek. Jelikož jsou v platformě MindSphere neustále k dispozici aktuální data ze zařízení, může zaměstnanec při poruše též rovnou vzít na místo potřebný náhradní díl.

Druhým ukázkovým příkladem byla analýza dat v cloudové platformě IBM Watson IoT. Platforma Watson je navržena pro rychlé zpracování informací. Cílem je realizovat adaptivní systémy, které se dokážou přizpůsobovat měnícím se podmínkám. Používání dat bylo ukázáno na příkladu stroje ve výrobním závodě firmy Rittal v Rittershausenu v Německu.

Pomocí takových aplikací pro analýzu dat lze dosáhnout efektivnější údržby a vyššího zabezpečení proti výpadkům. Výhodami pro zákazníka jsou mj. větší dostupnost zařízení a optimalizované náklady na údržbu. Jednou z možností, která se díky těmto aplikacím otevírá, jsou také nové obchodní modely – jako např. smlouvy o „chytré“ údržbě. 

Diagnostika a nastavení parametrů

Uživatel může získat informace z chladicích zařízení a chladičů nejen prostřednictvím rozhraní IoT. Rozsáhlé možnosti nabízí také nová verze softwaru RiDiag III pro diagnostiku a nastavení parametrů chladicích zařízení a chladičů (obr. 3), která představuje důležitý krok směrem k transparentní výměně informací. Kompletně přepracovaný software má četné nové funkce pro obsluhu a nastavení parametrů a možnost analýzy dat, která byla do zařízení uložena v období uplynulých až dvou let, díky čemuž lze vytvořit přehled o historii provozu.

Vzhled nového softwaru připomíná obslužný panel chladicích jednotek a chillerů řady Blue e+. Uživatel má před sebou při práci se softwarem stejné ovládání a strukturu menu. Veškeré funkce, zobrazení a možnosti obsluhy, které poskytuje dotykový displej na zařízení, jsou k dispozici analogicky také na obrazovce. Centrálním prvkem jak na dotykovém displeji, tak také v softwaru, je „tacho“ (obr. 4). Pomocí něj má uživatel přístup ke všem důležitým funkcím a menu. Úvodní obrazovka ukazuje uživateli přehledně nejdůležitější informace a stavová hlášení: název přístroje, sériové číslo, aktuální teplotu, provozní hodiny a další parametry. Případně dostupné aktualizace firmwaru lze nahrát přímo přes RiDiag III a nainstalovat je do řídicí jednotky chladicího zařízení.

Software běží pod OS Windows a dokáže komunikovat se zařízeními buď prostřednictvím USB, nebo nového rozhraní IoT. Software RiDiag III je možné použít pro všechna nová chladicí zařízení a chladiče řady Blue e+ a je k dispozici ke stažení na domovské stránce Rittal. 

Efektivita údržby a servisu

RiDiag III podporuje rychlý a efektivní servis. Chybová hlášení jsou jasně formulována – odpadá tak časově náročné hledání kódu poruchy v manuálu. Spolu se stavovým a systémovým hlášením je implementována také funkce nápovědy. Zde byl rovněž kladen důraz na vysoký stupeň uživatelské přívětivosti: jestliže uživatel najede myší na chybové hlášení, software ihned zobrazí text nápovědy informující o tom, zda a jak lze závadu odstranit. Současně se závadou jsou zobrazeny též další důležité parametry – jako přesný okamžik vzniku, maximální teplota okolí, minimální teplota ve skříni rozváděče a také doba zapnutí a vytížení chladicího zařízení. Díky tomu lze odhalit příčinu poruchy a zajistit její nápravu. Kromě podrobného technického schématu regulace chlazení je uloženo i schéma elektrického zapojení. Při závadě software ihned zobrazí, na které komponentě se závada nachází. V případě potřeby může uživatel také nahlédnout do manuálu, který je v programu k dispozici rovněž off-line.

Kdyby závadu nemohl opravit přímo uživatel nebo údržbář, umožňuje software přímo kontaktovat servis Rittal. S pomocí formuláře může uživatel vytvořit žádost o provedení servisu, která je poté online předána příslušnému servisnímu týmu. Je-li v konfiguraci chladicího zařízení uvedeno rovněž jeho umístění, může RiDiag III předat žádost místní servisní pobočce Rittal. Servisní technik obdrží podrobné diagnostické údaje z chladicího zařízení, aby mohl případně ihned na místo dopravit potřebné náhradní díly. Tato funkce softwaru přispívá nejen ke snadnějšímu a rychlejšímu vyřízení servisního případu, ale také k větší dostupnosti chladicích zařízení – a tím též celkového zařízení či výrobní linky. 

Kokpit pro vizualizaci dat

Uvedením chladicích zařízení řady Blue e+ nastavil Rittal novou laťku energetické účinnosti klimatizace skříňových rozváděčů. Použitím diagnostického softwaru může uživatel jít ještě o krok dál tím, že ušetří energii díky optimálnímu provozu svých chladicích zařízení. Rovněž zde je podstatným předpokladem rozsáhlé „zásobování“ informacemi. Nový datový kokpit v RiDiag III (obr. 5) v tomto ohledu poskytuje vše, co uživatel potřebuje. Údaje, které zaznamenávají četné snímače v chladicím zařízení, lze přehledně vizualizovat a vyhodnotit. Kromě teplot je možné zobrazit vstupní napětí a proud motoru kompresoru. Mimořádně důležité pro energeticky účinný provoz je zobrazení EER (Energy Efficiency Ratio). Zde uživatel pozná, s jakou energetickou účinností chladicí zařízení pracuje při určitých okolních podmínkách a nastaveních. Analýzou dat lze parametry dále optimalizovat, zvyšovat efektivitu a tím také snižovat náklady.

Oběma příklady používání rozhraní IoT a možnostmi analýzy pomocí RiDiag III dává Rittal nahlédnout do budoucnosti aplikací průmyslu 4.0. Celý potenciál přínosů pro zákazníka vyplývá z bezproblémového přenosu dat ze snímačů v chladicích jednotkách a chillerech do cloudu. 

Verena Schneiderová a Hans-Robert Koch, Rittal

Obr. 1. S novým rozhraním IoT jsou chladicí jednotky a chillery Rittal připraveny na aplikace průmyslu 4.0

Obr.  2. Také chillery Blue e+ mohou komunikovat prostřednictvím různých síťových protokolů rozhraní IoT

Obr. 3. V RiDiag III má uživatel přehled o nejdůležitějších funkcích svého chladicího zařízení – zobrazeny jsou např. aktuální vnitřní a vnější teploty rozváděče nebo maximální a minimální teploty výparníku

Obr. 4. Základním prvkem ovládání na obslužném panelu chladicího zařízení Blue e+ i softwaru RiDiag III je kruhové „tacho“

Obr. 5. V přístrojovém kokpitu je kromě chladicího okruhu zobrazeno také schéma elektrického zapojení a při poruše se zde přímo zobrazí, která komponenta chybové hlášení vygenerovala