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.



  • Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Rund ein Viertel der Maschinen- und Anlagenbauer berichtet von signifikanten Cybersicherheitsvorfällen in den vergangenen zwei Jahren. Plagiatsfälle gingen in diesem Zeitraum hingegen zurück.

    mehr lesen: Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

  • Stand der OT-Sicherheit

    Stand der OT-Sicherheit

    Ein neuer Bericht von ABI Research und Palo Alto Networks über den Stand der OT-Sicherheit hat ergeben, dass im vergangenen Jahr eines von vier Industrieunternehmen angab, seinen Betrieb aufgrund eines…

    mehr lesen: Stand der OT-Sicherheit

  • Forschungsbeirat und Plattform Industrie 4.0 bleiben bei 4.0

    Forschungsbeirat und Plattform Industrie 4.0 bleiben bei 4.0

    Im Rahmen der Hannover Messe 2024 haben der Forschungsbeirat Industrie 4.0 sowie die Plattform Industrie 4.0 Stellung zum Umgang mit dem Begriff ‚Industrie 5.0‘ genommen.

    mehr lesen: Forschungsbeirat und Plattform Industrie 4.0 bleiben bei 4.0

  • Maschinenbau rechnet nicht mit Konjunkturerholung

    Maschinenbau rechnet nicht mit Konjunkturerholung

    Besorgt blicken die Entscheidungsträger im Maschinen- und Anlagenbau auf die konjunkturelle Entwicklung in Deutschland.

    mehr lesen: Maschinenbau rechnet nicht mit Konjunkturerholung

  • Sprint zur Cyber Resilience Act-Konformität

    Sprint zur Cyber Resilience Act-Konformität

    Wie erfüllt Open Source Software die Anforderungen des europäischen Cyber Resilience Act? Auf Basis etablierter Prozesse wollen die Apache Software Foundation, die Blender Foundation, die OpenSSL Software Foundation, die PHP…

    mehr lesen: Sprint zur Cyber Resilience Act-Konformität

  • Wie KI und Mensch im Team zusammenarbeiten

    Wie KI und Mensch im Team zusammenarbeiten

    In einer neuen Expertise mit dem Titel ‘künstliche Intelligenz und industrielle Arbeit’ des Forschungsbeirats Industrie 4.0 zeigen das Fraunhofer IEM und das Fraunhofer IML Gestaltungsoptionen und Handlungsfelder auf, wie KI…

    mehr lesen: Wie KI und Mensch im Team zusammenarbeiten

  • VDMA: -7% für europäische Bildverarbeitungsindustrie

    VDMA: -7% für europäische Bildverarbeitungsindustrie

    Basierend auf den neuesten VDMA-Umfragen, verzeichnete die europäische Bildverarbeitungsindustrie 2023 einen Umsatzrückgang von 7%. Die VDMA Fachabteilung Machine Vision rechnet mit einem weiteren Umsatzrückgang von 3% für das laufende Jahr.

    mehr lesen: VDMA: -7% für europäische Bildverarbeitungsindustrie

  • Industrie noch zurückhaltend bei Manufacturing-X

    Industrie noch zurückhaltend bei Manufacturing-X

    Manufacturing-X ist vielen Unternehmen zwar ein Begriff. Allerdings haben sich bisher die meisten Industrieunternehmen noch nicht näher mit dem Datenökosystem befasst.

    mehr lesen: Industrie noch zurückhaltend bei Manufacturing-X

  • 159.000 offene Stellen in Ingenieurberufen

    159.000 offene Stellen in Ingenieurberufen

    Die Zahl der offenen Stellen in Ingenieurberufen bewegt sich im vierten Quartal 2023 weiter auf hohem Niveau. Besonders Berufsfelder mit Klimaschutz- und Digitalisierungsbezug weisen im aktuellen VDI/IW-Ingenieurmonitor eine hohe Engpasskennziffer…

    mehr lesen: 159.000 offene Stellen in Ingenieurberufen

  • Infosys übernimmt In-tech

    Infosys übernimmt In-tech

    In-Tech wird Teil von Infosys. Dies gaben die Unternehmen am Donnerstag bekannt. Der Abschluss der Übernahme wird für das zweite Quartal 2024 erwartet.

    mehr lesen: Infosys übernimmt In-tech

  • Materialverfügbarkeit nähert sich dem Vor-Corona-Niveau

    Materialverfügbarkeit nähert sich dem Vor-Corona-Niveau

    Die deutsche Industrie hat kaum noch mit Materialknappheit zu kämpfen. Laut Ifo Institut bewegt sich die Materialverfügbarkeit in Richtung Vor-Corona-Niveau.

    mehr lesen: Materialverfügbarkeit nähert sich dem Vor-Corona-Niveau

  • KI mit synthetischen Daten anlernen

    KI mit synthetischen Daten anlernen

    Technologien auf Basis künstlicher Intelligenz (KI) benötigen Trainingsdaten. Diese zügig und in ausreichender Stückzahl zu generieren, stellt Anwender in der verarbeitenden Industrie oft vor Herausforderungen. Das Fraunhofer IGD arbeitet daher…

    mehr lesen: KI mit synthetischen Daten anlernen