Die Temperatur ist eine der am weitesten verbreitete und eine einfach zu messende physikalische Größe.
Kein Wunder also, dass alle smarten Sensoren unseres Smart Automation und Monitoring System SAMS ebenfalls einen eingebauten Temperatursensor haben.
Warum Sie speziell diese Smart-Sensor Funktion in Ihrer Anwendung nutzen sollten, versuche ich in diesem Beitrag zu erläutern.
Temperaturmessungen existieren in praktisch jeder industriellen Automatisierungsanwendung..
Preiswerte Widerstandthermometer wie PT100 or PT1000 sind weit verbreitet.
Und sie sind weit verbreitet für die Überwachung der Temperatur von Öl, Kühlwasser, vielen anderen Flüssigkeiten und der Schaltschranktemperatur von Maschinen. Natürlich werden hier vor allem Prozesstemperaturen im Fertigungsprozess sehr genau überwacht und geregelt, um den Produktionsprozess im optimalen Zustand zu betreiben.
Im Rahmen der Zustandsüberwachung kann die Temperatur von Bauteilen und Sensoren viel Information über den Zustand von Maschinen und Anlagen liefern.
Anomalien wie abgenutzte oder überlastete Maschinenteile können erkannt werden, da sich die Temperatur von Maschinenkomponenten wie Kugellagern erwärmen, wenn sie nicht ordnungsgemäß funktionieren. Erhöhte Temperaturen können auf Verschleiß oder unsachgemäße Wartung wie z. B. fehlende Schmierung, zurückgeführt werden.
Motoren und Antriebe die unter unüblicher Last betrieben werden, haben einen höheren Energieverbrauch und als Folge erhöhte Betriebstemperaturen.
Bei Hydraulikaggregaten wird die Temperatur des Hydrauliköls üblicherweise ständig überwacht, aber zirkuliert das gesamte Öl im System auch ständig durch den gesamten Leitungskreislauf?
Wenn der Ölkreislauf des Hydrauliksystems aus sehr langen Rohrleitungen und Schläuchen besteht und sich die Hydraulikzylinder während des Prozesses selten bewegen, sollte die Temperatur auch in der Nähe der Aktoren überwacht werden. In der Stahlindustrie zum Beispiel sind die Hydraulikzylinder in Kokereimaschinen den hohen Temperaturen des Koksofens ausgesetzt, während sie sich nur 5 oder 6 Mal pro Stunde bewegen. Das Hydrauliköl gelangt daher oft gar nicht in den Kühler, weil nur ein begrenztes Ölvolumen im Ölkreislauf fließt.
Daher kann es trotz der Zentralen Ölkühlung dazu kommen, dass das Öl im Bereich der Aktoren (und damit der Sensoren oder Wegmesssysteme) zu hohen Öltemperaturen kommt. Eine in die Sensorik integrierte Temperaturmessung kann dies zuverlässig erkennen.
Temperaturüberwachung in der Kunststoffproduktion
Beim der Herstellung von Kunststoffteilen gibt es eine große Anzahl von Temperaturregelungen Spritzgießmaschinen. Von der Materialtrocknung des Granulats bis zum Plastifizierungsprozess in der Schnecke der Einspritzeinheit, muss die Temperatur sehr genau geregelt werden. Beim Hauptprozess, dem Einspritzen des flüssigen Kunststoffs in die Kavitäten des Spritzgußwerkzeugs, werden viele Temperatursensoren im Werkzeug benötigt, die in der Form und den Kanälen eingebaut sind. Die exakte Temperierung ist entscheidend für die Produktqualität.
Sehr oft läuft die Produktion von Kunststoffteilen rund um die Uhr, um die Kosten zu minimieren. Jedes Anhalten einer Maschine erfordert einen Neustart, mit dem jeweils notwendigen Aufwärmen der oft großen und schweren Werkzeuge. Das Aufheizen von Formen, die mehrere Tonnen wiegen, kann dabei mehrere Stunden dauern, bis ein stabiler Prozess erreicht ist. Deshalb ist ein ungeplanter Stopp der Produktion mit hohen Kosten und Zeitverlust verbunden.
Fehlersuche beim Spritzgießen von Kunststoff
Dennoch kommt es manchmal vor, dass die Produktionsqualität tagsüber oder während der Nachtschicht für eine gewisse Zeit fehlerhaft ist. Dies geschieht natürlich in der Regel dann, wenn das Wartungsteam gerade nicht vor Ort ist…
Dann ist die Fehlersuche oft schwierig, wenn die Anlage nach einer gewissen Zeit wieder normal läuft.
Die Erfahrung zeigt, dass es sich in einigen Fällen um eine sehr einfache thermische Störung handelt. In einem Fall schien im Sommer zur Mittagszeit die Sonne durch eine Dachluke, während der Bediener in der Mittagspause war. Der geringe Einfluss der Temperatur verursachte bereits ein Qualitätsproblem beim Endprodukt.
In einem anderen Fall kam es während der Nachtschicht zu Qualitätsproblemen. Keiner der Standard-Maschinenparameter wies signifikante Anomalien auf. Das Problem trat jedoch häufig in einem ähnlichen Zeitraum auf.
Eines Tages blieb der Instandhalter für eine Nachtschicht im Betrieb, um zu sehen, ob an der Maschine oder dem Umfeld etwas in diesem Zeitraum passiert.
Irgendwann betrat das Team der Reinigungsfirma die Produktionshalle, öffnete einige der Türen in der Produktionshalle und blockierte sie, um ihre Ausrüstung leicht hinein- und herausfahren zu können.
Während der winterlichen Temperaturen wurde deshalb kalte Außenluft durch die Halle geblasen und das genau temperierte Werkzeug erhielt zusätzliche Kühlung von außen.
Natürlich können die Sensoren im Inneren der massiven Stahlform diese Temperaturabweichung erkennen, allerdings nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung. Das Wiederaufheizen der Kavitäten und Kanäle dauert dann eine gewisse Zeit.
Hätten einige der Sensoren, die an der Maschine außerhalb des Spritzgießwerkzeugs oder an Automatisierungseinrichtungen angebracht sind interne Temperatursensoren, hätte man die erfassten Daten für die Zustandsüberwachung verwenden können. Dann wäre eine Temperaturänderung von außen wesentlich früher erkannt worden.
Neben dem Hauptzweck der Sensoren, der möglicherweise gar nichts mit dem eigentlichen Formgebungsprozess zu tun hat, könnten sie Änderungen der Umgebungsbedingungen viel schneller erkennen, da sie nicht in massivem Metall eingebaut sind. Solche Daten könnten von Sensoren gesammelt werden, die ohnehin an oder um die Maschine herum angebracht sind. Die Kosten für solche intelligenten Sensoren sind heute nicht wesentlich höher und die Installation unterscheidet sich nicht von der eines Standardsensors.
Condition Monitoring Sensor
Natürlich ist es auch möglich, zusätzlich spezielle Condition Monitoring Sensoren wie diesen BCM an einer Maschine zu montieren. Dadurch können neben der Temperatur noch mehr Informationen wie z.B. relative Luftfeuchtigkeit, Umgebungsdruck, Vibrationen und die mechanische Ausrichtung erkennen, jedoch ohne weitere Funktion für den eigentlichen Prozess.
Eine Übersicht über alle Smarte Sensorfunktionen des SAMS finden Sie in diesem Beitrag.
Haben Sie ähnliche Erfahrungen mit ungeplantem Maschinenstillstand, oder möchten Sie mehr über das Smart Automation und Monitoring System erfahren, nehmen Sie gerne mit mir Kontakt auf.
