Remote-Zustandsüberwachung von einsatzkritischen Dekantierzentrifugen
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Hiller GmbH und A1 Digital entwickeln eine Lösung, mit der Hiller seine Dekantierzentrifugen und Komplettanlagen zur Fest-Flüssig Trennung aus der Ferne überwachen und in Zukunft sogar steuern kann. Dies ebnet den Weg, Maschinen per Remote zu warten, zu diagnostizieren, Prozesse zu optimieren und Wartungsintervalle vorherzusagen.
Seit über 50 Jahren entwickelt die Hiller GmbH Dekantier-Zentrifugen und Komplettanlagen zur Fest-Flüssig-Trennung. Die Maschinen sind elementare Bestandteile für viele verschiedene Anwendungen im Umwelt- und Abwasserbereich, für Nahrungs- und Genussmittel oder für die Gewinnung und Trennung von Mineralöl, Gas und erneuerbaren Energien. Hiller ist Mitglied der Schweizer Ferrum Group.
Einsatzkritische Dekantierzentrifugen und Komplettanlagen zur Fest-Flüssig-Trennung
Maschinen wie der unten abgebildete Hiller Dekanter DP574 sind in der Ölindustrie unverzichtbar für die Trennung von 3-Phasen-Öl (mit Schmutz verunreinigtes und mit Wasser vermischtes Öl), d.h. für die effiziente Abtrennung von Feststoffen und die gleichzeitige Trennung von zwei flüssigen Phasen (Öl, Wasser). Solche Maschinen haben viele bewegliche, zusammenwirkende und einstellbare Bauteile. Für einen erfolgreichen Trennprozess, müssen mehrere Parameter überwacht werden, wie unter anderem: Strom, Antriebsfrequenz, Antriebsschwingung, Spannung oder Drehmoment.
Um den größtmöglichen Ertrag zu generieren müssen je nach Branche, Produkt und Material unterschiedliche Prozeßparameter wie z.B. Drehzahlen, Drehmomente oder Durchflussmengen eingestellt werden.
Hiller liefert nicht nur den Dekanter, sondern bei Bedarf die Komplettanlage zur Fest-Flüssig-Trennung. Dazu gehören unter anderem die Förderschnecke, die Polymer- und Beschickungspumpe, Schläuche oder die Elektronik wie die Steuerungseinheit Hiller SEE-Control pro. Weitere Informationen zum Produktportfolio finden Sie auf der Webseite von Hiller.
Abbildung: Hiller DecaPress® Zweiphasenzentrifugen-Entwässerungsanlage mit FSG-Drive
Ein neues Level der Maschinenüberwachung
Die Daten der Hiller Dekanter werden mit einer SPS ausgelesen. Ein angeschlossenes Gateway schickt sie mit der Hilfe der Konnektivität von A1 Digital an die Cloud Plattform der A1 Digital.
Wichtig dabei: Lösungsarchitekten der A1 Digital entwickelten einen speziellen Agenten für das Gateway, der mit der SPS kommunizieren kann, die Daten von der Maschine in sehr kurzen Intervallen erfasst, sie vom SPS-Standard in eine lesbare Form übersetzt und in Echtzeit an die A1 Digital Industrial Insight IoT Plattform überträgt. A1 Digital entwickelte ähnliche Protokolle und Agenten bereits für diverse weitere Industrien.
Die Maschinen von Hiller sind unternehmenskritische Geräte, bei welchen Sicherheit an erster Stelle steht. Daher wurde das Thema Cybersecurity von Anfang an in das Systemdesign einbezogen.
1. Datenerfassung und Übermittlung
Ein spezieller Agent, der auf dem Gateway läuft, sendet Daten in Echtzeit an die A1 Digital IoT-Plattform.
2. Aufbereitung in der IoT Plattform
Die IoT Plattform ist in der Lage, die Daten für die Fernüberwachung zu visualisieren, Grenzwerte zu setzen, mit Hilfe von Advanced Analytics und maschinellem Lernen Erkenntnisse zu liefern und Geschäfts-Automatisierungen zu erstellen.
3. Prozessoptimierung
Die gesammelten Daten ermöglichen es, Prozesse besser zu verstehen und zu optimieren. Mit Hilfe der Fachexperten und dem Einsatz von Machine Learning kann der Wartungsstatus der Maschinen erkannt und mit den Mechanikern geteilt werden.
Die Maschinendaten werden sicher auf Exoscale, der DSGVO-konformen europäischen Cloud von A1 Digital gespeichert. Dies ermöglicht es Hiller und seinen Kunden, Analysen durchzuführen, Algorithmen zu entwickeln, die Daten zu exportieren und Automatisierungen für die Prozesse zu erstellen.
Das ist nur der Anfang...
Je mehr Informationen über die Prozesse und Maschinen gesammelt werden, desto größere Hebeleffekte entstehen, um Prozesse weiter zu optimieren und die Maschinen besser diagnostizieren zu können.
Ausgangspunkt für bilaterale Datenkommunikation
Das System erlaubt es, in Zukunft bilateral mit der Steuereinheit auf den Zentrifugen zu kommunizieren. So wird es möglich sein, Prozesse zu automatisieren, Prozessparameter aus der Ferne zu ändern und die Auswirkungen auf die Daten in Echtzeit zu analysieren. Fachexperten könnten bei Problemen die Prozesse einsehen und Diagnosen laufen zu lassen.
Wartung mit Hilfe von Machine Learning verbessern
Anhand der Daten können Ingenieure ableiten, wie sich die mechanischen Eigenschaften der Maschine über Zeit verhalten und wann die Maschine gewartet oder gereinigt werden muss. In Zukunft sollen Daten automatisch und in Echtzeit analysiert werden. Die Automatisierung der Überwachung aller Maschinen zugleich erlaubt es, ungeplante Maschinenausfälle zu verhindern. Dabei ist Machine Learning der perfekte Assistent, um die immense Datenmenge zu überwachen. Ein Mensch wäre dazu nur bedingt in der Lage, da die Datenmenge diesen überwältigen würde. Die automatisierte Überwachung der Maschinen mit Hilfe von prädiktiver Wartung könnte in Zukunft eine weitere Dienstleistung sein, welche die Hiller GmbH ihren Kunden anbietet.
Fazit
Mit der Maschinen-Fernüberwachung, die von Hiller und A1 Digital entwickelt wurde, ist die Benutzerfreundlichkeit für Kunden deutlich verbessert worden. Es ist der erste Schritt und ermöglicht es Ingenieuren und Datenwissenschaftlern, die Prozesse für die Anwendungen, in denen Hillers Anlagen eingesetzt werden, zu verbessern.
Um die Benutzerfreundlichkeit der Maschinen weiter zu erhöhen, die Wartungsdienste zu verbessern und Ausfälle zu verhindern, werden neue Algorithmen entwickelt, die Daten überwachen und Wartungszyklen auf der Grundlage der Eingangs- und Ausgangsdaten vorhersagen.
In Zukunft könnte eine bidirektionale Kommunikation zwischen Anlage und IoT-Plattform es ermöglichen, Diagnosen aus der Ferne auszuführen, um besseren Service anzubieten und Reisekosten zu sparen.
Autoren: Keyanoush Razavidinani, Christian Schneider, Elvin Sebastian
IoT Use Case Podcast
Wenn Sie dieses Thema interessant finden, haben wir einen Tipp für Sie: Erfahren Sie in diesem Podcast mehr über Anwendungsbeispiele von IoT im industriellen Umfeld. Der Podcast wurde live auf der All About Automation 2023 in Friedrichshafen aufgenommen.