Schwingungen sensorgestützt überwachen: Retrofit mit LoRaWAN

EngineerInGlassesUsingTabletPcInFoundry.IndustrialEnvironment
Bild: ©Gorodenkoff/stock.adobe.com

Ultraschall-, Schwingungs- und Temperaturanalyse bilden die Basis des Condition Monitorings von Motoren, Pumpen, Spindeln und Getrieben. Im unbeschädigten Zustand zeigen diese Aggregate stabile Muster ihrer Betriebsgrößen. Korrosion, Schmiermittelmangel oder Spiel an Wellen und Lagern verändern die Signale. Frühe Erkennung und Behebung dieser Abweichungen verlängern die Verfügbarkeit der Produktionsanlage und senken Reparatur- und Stillstandskosten.

Viele Industrieanlagen bestehen jedoch aus einer Mischung historisch gewachsener und moderner Technik, die unterschiedlich mit Sensorik und Automatisierung ausgestattet ist. Eine komplette Überwachung fehlt häufig. Und in der Vergangenheit war das Nachrüsten kleinerer oder älterer Aggregate oft nicht wirtschaftlich, weil Sensoren und Montage aufwendig und teuer waren. Das hat sich mit den Fortschritten in der Funkdatenübertragung geändert. Mehrere Technologien haben Marktreife und Verlässlichkeit erreicht, sodass nun auch schwer zugängliche Orte mit günstigen, nicht-invasiven, kabellosen und batteriebetriebenen Sensoren ausgestattet werden können.

Die Schwingungsanalyse basiert traditionell etwa auf monatlichen Routen: Ein Spezialist besucht die Anlage, koppelt ein tragbares Messgerät an definierte Punkte und wertet die Daten anschließend aus. Diese Methode funktioniert, solange sich Defekte langsam entwickeln. Eskalieren Schäden innerhalb weniger Tage, stößt das Vorgehen an Grenzen. Eine höhere Messfrequenz wäre die logische Antwort, ist aber wirtschaftlich schwer darstellbar, weil jeder zusätzliche Rundgang Personal-, Analyse- und Berichtskosten erhöht.

Funk-Retrofit

LoRaWAN, Narrowband-IoT und industrielle Mesh-Netze ermöglichen es, Sensoren unabhängig von Leitungswegen zu installieren und jahrelang mit einer Batterie zu betreiben. Unter diesen Standards hat sich LoRaWAN für Condition Monitoring Aufgaben als besonders geeignet erwiesen. Die Funkprotokolle sind auf kleine Datenpakete optimiert und erreichen in Hallen Reichweiten von mehreren hundert Metern, im Außenbereich sogar ein bis drei Kilometer. Oft reicht ein kostengünstiges Gateway aus, um einen gesamten Produktionsbereich abzudecken. Gleichzeitig ist der Strombedarf deutlich geringer als bei anderen Funkstandards. Die Sensoren können mehrere Jahre mit Lithium-Batterien betrieben werden. Im Gegensatz zu Narrowband-IoT benötigt LoRaWAN zudem kein Mobilfunkabonnement, da es ein offenes Funkspektrum im 868MHz-Bereich nutzt und somit sowohl aus Kosten- als auch aus Datenschutzsicht vollständig in der Hoheit des Betreibers bleibt. LoRaWAN kann zudem Stahl- oder Betonstrukturen zuverlässiger durchdringen als Mesh-Netze. Ein entsprechendes Gateway benötigt lediglich Strom sowie eine Ethernet- oder Mobilfunk-Verbindung und ist sofort betriebsbereit. Die Schwingungssensoren werden auf den Lager- oder Gehäuseflächen verschraubt oder aufgeklebt und liefern bereits während der Installation erste Messwerte. Übersteigt eine Abweichung den voreingestellten Grenzwert, löst die Plattform automatisch einen Alarm aus. Monatliche Stichproben entfallen.

Lebensdauer verlängern

Die Kombination aus vernetzten Sensoren und kontinuierlicher Überwachung unterstützt sowohl die Instandhaltung als auch die Produktion. Ursachen für Probleme lassen sich identifizieren und rechtzeitige Reparaturen planen. Zudem wird sichtbar, wenn Anlagen außerhalb optimaler Einstellungen betrieben werden. Und auch die Bearbeitung von Werkstücken außerhalb der Spezifikation spiegelt sich in der Schwingungsanalyse wider. Mit der gleichen Funktechnologie und Datenplattform können dann auch Anwendungen wie Füllstands-, Druck- und Ventilstellungsüberwachung, sowie Energiemonitoring umgesetzt und an Bestandssysteme angebunden werden.



  • NTT Data erwirbt Mehrheitsbeteiligung an ProvenTech

    NTT Data erwirbt Mehrheitsbeteiligung an ProvenTech

    Mit einer Mehrheitsbeteiligung an ProvenTech will NTT Data seine Marktreichweite im Bereich Life Sciences steigern. Das indische Unternehmen beschäftigt rund 350 Mitarbeiter.

    mehr lesen: NTT Data erwirbt Mehrheitsbeteiligung an ProvenTech

  • Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

    Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

    Bei Weltraummissionen werden Astronautinnen und Astronauten oft mit feinmotorischen Aufgaben wie Reparaturen oder Experimenten konfrontiert, die durch die Schwerelosigkeit im All erschwert werden.

    mehr lesen: Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

  • MKG wird Teil von Proalpha

    MKG wird Teil von Proalpha

    Proalpha übernimmt das Unternehmen MKG. Der niederländische ERP-Anbieter ist im Bereich der metallverarbeitenden Industrie tätig.

    mehr lesen: MKG wird Teil von Proalpha

  • Augenlicht aus dem 3D-Drucker

    Augenlicht aus dem 3D-Drucker

    Noch während der Operation eine neue Hornhaut ausdrucken und damit die Sehfunktion wiederherstellen: Diesen Schritt im Kampf gegen Hornhauterkrankungen soll künftig ein laserbasiertes Verfahren mit maßgeschneiderter Biotinte ermöglichen. Entwickelt haben…

    mehr lesen: Augenlicht aus dem 3D-Drucker

  • Die passende Software finden

    Die passende Software finden

    ’Mehrwert durch Software’ heißt der neue Branchenführer der VDMA-Gruppe Software und Digitalisierung. Der Branchenführer steht ab sofort zum Download bereit.

    mehr lesen: Die passende Software finden

  • PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

    PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

    Der Softwarehersteller PSI verstärkt das Management im Bereich Technologie und Entwicklung und ernennt Erol Bozak zum CTO.

    mehr lesen: PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

  • Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

    Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

    Wie der Security-Spezialist Mandiant berichtet, haben es Bedrohungsakteure auf Kunden des Cloud-Anbieters Snowflake abgesehen. Die Unternehmen raten dazu, die Multi-Faktor-Authentifizierung zu aktivieren.

    mehr lesen: Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

  • TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

    TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

    Der Sandvik-Konzern hat den Geschäftsbereich Tool Flow Solutions ins Leben gerufen. Erste Mitglieder werden die beiden Tochterunternehmen TDM Systems und Cribwise.

    mehr lesen: TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

  • 2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

    2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

    Trotz eines Rückgangs bei Umsätzen und Auslieferungen von Industrierobotern im Jahr 2023 prognostizieren die Marktforscher von Interact Analysis ein jährliches Marktwachstum von 3,7 Prozent bis 2028.

    mehr lesen: 2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

  • Quantencomputing made in Germany

    Quantencomputing made in Germany

    Quantencomputer haben eine besonders hohe Rechenleistung und können so komplexe Probleme lösen. Wie? Davon können sich Unternehmen und Forschungsteams nun im Hamburg ein Bild machen.

    mehr lesen: Quantencomputing made in Germany

  • USA führend bei Digitalinnovationen

    USA führend bei Digitalinnovationen

    Die Innovationstätigkeit in Digitaltechnologien nimmt weiter an Fahrt auf. Und laut Deutschem Patent- und Markenamt dominieren die USA und China in diesen Bereichen. Die deutsche Bilanz ist zwiespältig.

    mehr lesen: USA führend bei Digitalinnovationen

  • Smarties warnen vor Extremereignissen

    Smarties warnen vor Extremereignissen

    Im Forschungsprojekt Smarties entwickelt und testet das Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS ein System intelligenter Miniballons mit atmosphärischen Tracern – sogenannten…

    mehr lesen: Smarties warnen vor Extremereignissen