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.



  • VDI-Statusreport ‚Simulation und digitaler Zwilling im Anlagenlebenszyklus‘

    VDI-Statusreport ‚Simulation und digitaler Zwilling im Anlagenlebenszyklus‘

    Die Relevanz der Themen Modellierung und Simulation nimmt, nicht zuletzt durch das Konzept des digitalen Zwillings (DZ), in hohem Maße zu. Im Statusreport ‘Simulation und digitaler Zwilling im Anlagenlebenszyklus’ beschreiben…

    mehr lesen: VDI-Statusreport ‚Simulation und digitaler Zwilling im Anlagenlebenszyklus‘

  • Firewall-Lösung für Automatisierungsnetzwerke

    Firewall-Lösung für Automatisierungsnetzwerke

    Belden präsentiert die nächste Generation der industriegerechten Firewall Eagle von Hirschmann, um den stetig wachsenden Anforderungen an die Cybersicherheit von Automatisierungsnetzwerken gerecht zu werden.

    mehr lesen: Firewall-Lösung für Automatisierungsnetzwerke

  • Microsoft Deutschland ernennt Christine Haupt zum COO

    Microsoft Deutschland ernennt Christine Haupt zum COO

    Dr. Christine Haupt übernimmt zum 1. April als Chief Operating Officer (COO) die Leitung der Geschäftsbereiche Marketing, Operations und Mittelstandskunden bei Microsoft Deutschland.

    mehr lesen: Microsoft Deutschland ernennt Christine Haupt zum COO

  • Anzeige
    Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

    Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

    Die Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen von Retarus ermöglichen effiziente Abläufe ohne manuellen Aufwand oder Kompromisse bei der Datensouveränität

    mehr lesen: Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

  • VDI 5600: Neues Blatt zu Industrie 4.0

    VDI 5600: Neues Blatt zu Industrie 4.0

    In der neuen Richtlinie VDI 5600 Blatt 7 ‚Fertigungsmanagementsysteme (Manufacturing Execution Systems – MES) – MES und Industrie 4.0‘ wird aufgezeigt, wo sich aufgrund von Industrie 4.0-Vorgaben Konzepte, Aufbau und…

    mehr lesen: VDI 5600: Neues Blatt zu Industrie 4.0

  • Maschinenbauer starten gut ins Jahr

    Maschinenbauer starten gut ins Jahr

    Im Vergleich zum Vorjahr sind die Auftragseingänge im deutschen Maschinenbau im Januar um sieben Prozent gestiegen.

    mehr lesen: Maschinenbauer starten gut ins Jahr

  • Logimat 2020 abgesagt

    Logimat 2020 abgesagt

    Nachdem in den vergangenen Tagen mehrere Messen abgesagt oder verschoben wurden, wurde nun auch die Logimat abgesagt.

    mehr lesen: Logimat 2020 abgesagt

  • Startschuss für KI-Observatorium in Berlin

    Startschuss für KI-Observatorium in Berlin

    In Berlin hat das Deutsche Observatorium für Künstliche Intelligenz in Arbeit und Gesellschaft sein Arbeit aufgenommen.

    mehr lesen: Startschuss für KI-Observatorium in Berlin

  • Beschäftigungsausblick verbessert sich im Februar

    Beschäftigungsausblick verbessert sich im Februar

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im Februar gegenüber dem Vormonat um 0,1 Punkte gestiegen. Mit 102 Punkten weist der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) damit weiter einen guten Wert…

    mehr lesen: Beschäftigungsausblick verbessert sich im Februar

  • Neuer CEO bei Miebach Consulting Deutschland

    Neuer CEO bei Miebach Consulting Deutschland

    Jochen Schühle ist neuer CEO von Miebach Consulting Deutschland. Er übernimmt das Amt von Jürgen Hess, der in der Geschäftsführung der Miebach Logistik Holding wechselt.

    mehr lesen: Neuer CEO bei Miebach Consulting Deutschland

  • Veranstaltungshinweis

    Veranstaltungshinweis

    Der Automatisierungstreff, ursprünglich geplant vom 24. bis zum 26. März, wird auf September verschoben.

    mehr lesen: Veranstaltungshinweis

  • Abkühlung auf dem Arbeitsmarkt

    Abkühlung auf dem Arbeitsmarkt

    Die konjunkturelle Abkühlung ist nun auch am Ingenieurarbeitsmarkt qualifikations- und regionalübergreifend spürbar. Das zeigt der neue Ingenieurmonitor, den das Institut der deutschen Wirtschaft im Auftrag des VDI vierteljährlich erstellt.

    mehr lesen: Abkühlung auf dem Arbeitsmarkt