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Sensor Bestehende Motoren ins IIoT einbinden

Optimierungspotenziale erkennen, Fehlfunktionen im allerfrühesten Stadium richtig einschätzen, Anlagenstillstände vermeiden – das alles ist dank dem Industrial Internet of Things (IIoT) möglich. Um bestehende Anlagen wirtschaftlich nachrüsten zu können, hat Weidmüller eine Sensorlösung auf den Markt gebracht.

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Weidmüller U-Sense Energy Drives unterstützt die einfache IIoT-Integration eines Elektromotors in die bestehende elektrische Infrastruktur und in neue oder bestehende Datennetzwerke.
Weidmüller U-Sense Energy Drives unterstützt die einfache IIoT-Integration eines Elektromotors in die bestehende elektrische Infrastruktur und in neue oder bestehende Datennetzwerke.
(Bild: Weidmüller)

Rotierende Geräte wie Motoren, Pumpen oder Getriebe sind überall in Produktionsanlagen zu finden. Je nach Belastung verschleißen sie unterschiedlich schnell. Will man kostspielige Ausfälle vermeiden, müssen die Geräte sorgfältig überwacht werden – was wiederum Kosten verursacht. Dies gilt vor allem für manuelle Prüfungen. Effizienter sind automatisierte Verfahren. Hierbei werden verschiedene Parameter wie Stromaufnahme oder Temperaturwerte kontinuierlich erfasst und ausgewertet.

Weidmüller hat diesen Ansatz weiterentwickelt und mit U-Sense eine industriefähige Lösung geschaffen, um alle elektrischen Daten im IIoT, dem Industrial Internet of Things, bereitzustellen. Dies ist auch nachträglich möglich. So lassen sich auch einfache Asynchronmotoren in ein Industrie-4.0-Umfeld integrieren und analysieren.

Weidmüller U-Sense Vibration ist ein Smart Sensor zur Erfassung und Integration der mechanischen Schwingungszustände ins IIoT.
Weidmüller U-Sense Vibration ist ein Smart Sensor zur Erfassung und Integration der mechanischen Schwingungszustände ins IIoT.
(Bild: Weidmüller)

Vorausschauend warten und Anlagen optimieren

U-Sense liefert durch das smarte Preprocessing die Daten, die der Anlagenbetreiber für eine vorausschauende Überwachung und eine Optimierung benötigt. Berücksichtigt werden alle Anschlussvarianten von E-Motoren. In Verbindung mit einer nachgeschalteten Analytics-Software können Fehler automatisiert erkannt und Handlungsempfehlungen gegeben werden. Auch können Hinweise abgeleitet werden, wie die Anlage optimiert werden kann, um beispielsweise ihre Lebensdauer zu verlängern. Die erfassten Daten werden an die Cloud oder an einen lokalen Server übertragen; Dashboards geben dann dem Anwender einen Überblick. Das Ziel dabei ist, Stillstandzeiten von Motoren zu reduzieren und damit die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen sowie anfallende Kosten für Wartungen und Reparaturen zu senken.

Buchtipp

Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Stromsensor und Vibrationssensor in einer Baureihe

Weidmüller ermöglicht Anwendern mit U-Sense eine durchgängige Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud. Und zwar mit dem universellen Stromsensor U-Sense Energy Drives und den Vibrationssensor U-Sense Vibration. Beide Geräte enthalten hochwertige Sensoren und sind durch robuste Gehäuse sowie eine industrietaugliche Anschluss- und Kommunikationstechnik für die maschinennahe Montage geeignet.

  • Elektrische Zustände erfassen: U-Sense Energy Drives erfasst alle relevanten elektrischen Zustände eines Elektromotors und stellt diese in einem IIoT-Netzwerk zur Verfügung. Dabei kommen industrieübliche Sensoren zum Einsatz, die den Strom und Spannungsverlauf mit einer Genauigkeit von 3 % bei einer Abtastrate von 1 kHz erfassen. Über digitale und analoge Eingänge lassen sich bei Bedarf weitere Sensoren integrieren. Ein Controlmodul verarbeitet die erfassten Zustände und digitalisiert diese, so dass sowohl direkt gemessene als auch berechnete elektrische Größen digitalisiert werden. Damit stehen nicht nur Messwerte für Spannung und Ströme aller Phasen, sondern beispielsweise auch Wirk- und Blindleistung, Schaltzyklen oder Betriebsstunden sowohl lokal als auch weltweit zur Verfügung.
    Die Kommunikation der Daten via Modbus-RTU-(Remote-Terminal-Unit-)Protokoll und RS485-Busleitung nach IEC 61158 ermöglicht eine sichere Übertragung auch über weite Strecken. Die offene Protokollstruktur erlaubt eine einfache Integration in vorhandene Netzwerke.
    Aufgrund des IP65-Gehäuses und der Push-In-Anschlusstechnik zur schnellen Installation lässt sich das Gerät sehr einfach dicht am Motor installieren. Hierfür sind nur kurze Stillstandszeiten erforderlich. Eine separate Spannungsversorgung stellt die ständige Verfügbarkeit sicher und ermöglicht es, Daten ohne Zeitverzögerung zu erfassen.
  • Vibrationen messen: Vibrationen verraten viel über den Zustand eines Antriebes, zum Beispiel ob er gleichmäßig läuft oder sich Verschleißerscheinungen abzeichnen. Mit dem Smart Sensor U-Sense Vibration lassen sich Vibrationen erfassen, lange bevor das Bauteil ausfällt. Der Sensor ist zur Montage an rotierenden Teilen ausgelegt, weshalb er ohne jede Verdrahtung auskommt. Die Übertragung erfolgt per Bluetooth Low Energy 5.0; als Stromversorgung dient eine auswechselbare AA-Batterie.
    Da die Kommunikation ereignisorientiert und damit energiesparend erfolgt, sind Standzeiten von bis zu zwei Jahren möglich. Der Messbereich umfasst 2 g bis 16 g bei einer Abtastrate von 1 kHz. Das IP66/IP67-geschützte Gehäuse bietet viele Montagemöglichkeiten und ist aufgrund der einfachen Installation ohne lange Stillstandzeiten in bestehende Anlagen zu integrieren. Spezialwerkzeug wird hierfür nicht benötigt. Die Montage kann an Kühlrippen oder direkt an einem drehenden Bauteil erfolgen.
    Der Sensor ist für einen Einsatz unter erschwerten Bedingungen ausgelegt. So darf die Umgebungstemperatur zwischen –20 °C und 85 °C betragen. Zertifikate, wie FCC, cULusx, Atex, IECEX (Zone 2 / 22) erweitern das Einsatzspektrum zusätzlich.

Der Weg ins Industrial IoT muss nicht kompliziert sein. Egal, ob ein Zugang zu Motordaten oder eine Cloud-Anbindung benötigt wird, Weidmüller bietet mit U-Sense passende Komponenten und Services und will so den einfachen Zugang ins Industrial IoT ermöglichen. Das aufeinander abgestimmte IoT-fähige Portfolio hält sowohl für Greenfield- als auch für Brownfield-Lösungen für die Datenerfassung, -vorverarbeitung, -kommunikation und -analyse bereit.

Ergänzendes zum Thema
Zusammengefasst
Die U-Sense-Familie von Weidmüller

Weidmüller bietet mit U-Sense Lösungen, um dem Anwender eine durchgängige Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud zu ermöglichen: Den universellen Stromsensor U-Sense Energy Drives und den Vibrationssensor U-Sense Vibration. Beide Geräte enthalten hochwertige Sensoren und sind durch robuste Gehäuse sowie eine industrietaugliche Anschluss- und Kommunikationstechnik für die maschinennahe Montage geeignet.

  • U-Sense Energy Drives erfasst alle relevanten elektrischen Zustände eines Elektromotors und stellt diese in einem IIoT-Netzwerk zur Verfügung.
  • Mit U-Sense Vibration lassen sich Vibrationen erfassen, lange bevor das Bauteil ausfällt. Der Sensor ist zur Montage an rotierenden Teilen ausgelegt, weshalb er ohne jede Verdrahtung auskommt.

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