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Condition Monitoring Sensorsystem …

 
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kdw



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BeitragVerfasst am: 02.08.2016, 17:20    Titel: Condition Monitoring Sensorsystem … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Mit einem IGW/935 plus der IO/5640 als I/O-Erweiterung für externe Sensoren lässt sich ein sehr leistungsfähiges und flexibles Condition Monitoring (CM)-Sensorsystem zur Prozessüberwachung erstellen.

Eine IO/5640-Baugruppe besitzt 4 analoge Eingänge (4-20 mA, 0-10 V umschaltbar), 6 digitale Ausgänge und 5 digitale Eingänge, die auch als Ereigniszähler arbeiten können. Die Verbindung zwischen IGW/935 und IO/5640 erfolgt per RS485 und Modbus-RTU. Insgesamt können bis zu 16 einzelne IO/5640-Baugruppen mit einem IGW/935 gekoppelt werden. Zum Einstellen der jeweiligen Modbus-Geräteadresse befindet sich in der IO/5640-Frontplatte ein Drehschalter.



Die Zielsetzung einer kontinuierlichen Prozessüberwachung per CM-Sensorsystem ist es, die Güte des jeweiligen Prozesses sicherzustellen bzw. die Einhaltung der an den Prozess gestellten Qualitätsansprüche zu überwachen. Weitere Ziele können z. B. der Schutz von Mensch und Umwelt sein. Dafür werden verschiedenen Sensoren nachträglich in den Prozess eingefügt (z. B. Druck, Temperatur, Vibration) und die entsprechenden Messwerte permanent ausgewertet.

Ein CM-Sensorsystem lässt sich sowohl zur Überwachung kontinuierlicher Prozesse (z. B. die Stromerzeugung in einem Kraftwerk) als auch diskontinuierlicher Prozesse (z. B. die Tomatenzucht in einem Gewächshaus) anwenden. Die jeweils zum Einsatz kommende Sensorik hängt in erster Linie von der Prozesscharakteristik und den Details der Informationsgewinnung ab. Auf jeden Fall muss sich die Hardware (in diesem Fall also das IGW/935 und die IO/5640) sehr flexibel an die zum Einsatz kommende Sensorik anpassen lassen.



Als Schnittstellen zur Informations- und Datenweitergabe bietet das IGW/935 per LAN z. B. einen OPC UA-Server, Modbus-TCP-Master/Slave-Funktionen, die Datenweitergabe an Cloud-Plattformen im Internet sowie eine universelle Webschnittstelle an.



Softwareseitig beinhaltet ein IGW/935 für den Einsatz als CM-Sensorsystem mit Node-RED einen speziellen Funktionsbaustein, um beliebige Sensoren auszulesen, die Daten entsprechend den individuellen Anforderungen auszuwerten und Prozess-relevante Informationen zu erzeugen, die eine präzise Beurteilung des aktuellen Prozesszustands ermöglichen.

Node-RED besteht aus einer ereignisgesteuerten JavaScript-Laufzeitumgebung, einem integrierten Webserver und einer komfortablen Web-basierten Benutzerschnittstelle, die mit jedem modernen HTML5-konformen Browser über die IGW/935-LAN-Schnittstelle nutzbar ist. Node-RED isoliert nahezu die gesamte Komplexität der Datenverbindung zwischen den Sensoren und den Schnittstellen zur Informations- und Datenweitergabe in vorgefertigten grafischen Funktionsbausteinen (sogenannten Nodes). Diese werden in der Weboberfläche per Copy&Paste aus einem mitgelieferten Baukasten als einzelne Grafikobjekte entnommen, auf einer Arbeitsfläche platziert und miteinander verbunden (verdrahtet). Dabei entsteht ein Node-RED-Flow.

Eine IO/5640-Baugruppe liefert per RS485 und Modbus-RTU digitale Rohdaten an das IGW/935. Für die analogen Eingangssignale ist das der jeweilige Wert aus dem Ausgangsregister des IO/5640-internen Analog/Digitalwandlers (ADC). Der Temperatur- oder Vibrationsmessbereich eines Sensors wird z. B. durch einen Strom zwischen 4 und 20 mA repräsentiert. Das Ausgangssignal eines Drucksensors durch eine Spannung zwischen 0 und 10 V oder – je nach Sensortyp – ebenfalls durch einen 4-20 mA-Stromfluss usw. Die im ADC gemessene Ausgangsspannung bzw. der Strom entspricht z. B. einem Druckmessbereich zwischen 0 und 6 bar.



Vor der Erzeugung und Weitergabe der Prozess-relevanten CM-Informationen durch ein IGW/935 müssen die digitalen Rohdaten zunächst in brauchbare Messwerte umgewandelt werden. Dafür kommen vorgefertigte Node-RED Funktionsbausteine (Function Nodes) zum Einsatz, die zum Lieferumfang einer IGW/935-IO/5640-Gerätekombination für den Einsatz als CM-Sensorsystem gehören. Sie rechnen den jeweils gemessenen 4-20 mA- oder 0-10 V-Wert in eine Temperatur, einen Druck oder einen Vibrationsmesswert um. Diese Function Nodes müssen vor dem Praxiseinsatz an die jeweiligen Kalibrierungsdaten eines Sensors angepasst werden. Dafür wird ein Sensordatenblatt benötigt, aus dem genau hervorgeht, welcher Strom bzw. welche Spannung zu einem Messwert gehört.



Bei den Kalibrierungsdaten ist zu beachten, dass es sowohl Sensoren mit einem zur jeweiligen Eingangsgröße linearen als auch nichtlinearen Ausgangssignal (z. B. Pt100) gibt, oder aber Sensoren, die komplexere Kalibrierungsdaten benötigen (z. B. bestimmte pH-Messsonden). Über die entsprechenden Node-RED Funktionsbausteine lassen sich praktisch alle Varianten eines Sensorausgangssignal mit Hilfe geeigneter Korrekturdaten in brauchbare Messwerte umrechnen.

Wird ein CM-Sensorsystem mit IGW/935 und IO/5640 beispielsweise zur Überwachung von Flüssigkeiten eingesetzt, deren Eigenschaften für die Qualität nachfolgender Prozesse von großer Bedeutung sind, lassen sich auch zusätzliche Alarmfunktionen realisieren. So kann z. B. der pH-Wert oder - mit Hilfe konduktiver Sonden - die elektrische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit permanent gemessen und bewertet werden.



Je nach Anforderung kann beim Über- oder Unterschreiten bestimmter Grenzwerte ein Alarmausgang (digitaler Ausgang der IO/5640) aktiviert oder eine Benachrichtigung (Alarmmeldung per E-Mail-Versand durch IGW/935) verschickt werden.

Gruß KDW
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