Dołącz do czytelników
Brak wyników

Rola sieci komunikacyjnych w procesie monitorowania i diagnostyki maszyn (cz. 1)

Artykuł | 14 grudnia 2020 | NR 5
0 78

Początki monitorowania stanu technicznego maszyn sięgają lat 30. ubiegłego wieku. Wtedy to po raz pierwszy zaczęto w tym celu wykorzystywać pomiary temperatury (np. węzłów łożyskowych), a także drgań (wtedy tylko sejsmicznych). Dynamiczny postęp w rozwoju tej tematyki nastąpił po 1950 r., kiedy to Don Bently wdrożył do nadzoru stanu technicznego pomiary drgań i położeń wirników łożyskowanych ślizgowo z pomocą bezkontaktowych czujników wiroprądowych.

 

W tej samej dekadzie pojawiają się pierwsze komputery. W 1953 r. rozpoczęła się sprzedaż pierwszego seryjnie produkowanego komputera – IBM 650. Potrzebnych było kolejnych 20 lat, aby pojawił się we współczesnym użyciu symbol „@” oraz doszło do pierwszego sieciowego połączenia o charakterze międzynarodowym. W 1975 r. BENTLY NEVADA dokonała sprzedaży pierwszego systemu nadzoru stanu technicznego maszyn wspomaganego z pomocą komputera dla projektu „Grand Gulf”, a dekadę później wprowadziła na rynek pierwszy system, który z pomocą jednego komputera był w stanie diagnostycznie wspomagać ocenę stanu technicznego dla większej liczby maszyn nadzorowanych przez systemy monitorowania i zabezpieczeń. W odróżnieniu od pewnych produktów konkurencyjnych, które starały się wiązać sygnały z kaset systemów monitorowania bezpośrednio z komputerem, wykorzystując w tym celu karty przetworników analogowo-cyfrowych, BENTLY NEVADA zastosowała tzw. procesory komunikacyjne pierwotnie dla akwizycji danych w warunkach stacjonarnej pracy maszyn wirnikowych, a później także tzw. procesory transientowe, pozwalające na gromadzenie danych w warunkach stanów przejściowych (rozbieg / wybieg) maszyny (także dla maszyn tłokowych).

W ten sposób w przedsiębiorstwach pojawiły się pierwsze sieci lokalne, na które składały się procesory komunikacyjne (realizujące współfazowe gromadzenie sygnałów z kaset monitorujących i zabezpieczających maszyny krytyczne) przyłączone do komputera odpowiedzialnego za dalszy postprocessing sygnałów oraz wizualizację analiz. Te pierwsze sieci LAN wykorzystywały linki szeregowe (różne standardy portów RS). Od połowy lat 90. rozpoczął się stymulowany przez postęp techniki i trwający nieprzerwanie do dziś proces unowocześniania tak kanałów komunikacyjnych1, jak i mediów transmisyjnych (tzn. różnego rodzaju połączeń przewodowych i bezprzewodowych).

Bieżące monitorowanie stanu technicznego może leżeć tak w interesie operatorów, odpowiedzialnych za realizację procesu produkcyjnego, jak i specjalistów ze służb utrzymania ruchu odpowiedzialnych za takie utrzymanie stanu technicznego tego majątku, które zapewnia realizację przypisanych mu zadań.

Zainteresowanie diagnostyką wynika przede wszystkim z potrzeb UR i jest podyktowane głównie potrzebami rozpoznawania zagrożenia naruszenia integralności mechanicznej wybranych środków produkcji. Choć zdarzają się też sytuacje, w których na wynik finansowy przedsiębiorstwa wpływa również sprawność termodynamiczna. Wtedy także jego pion produkcji jest żywotnie zainteresowany śledzeniem i wiarygodną oceną ST w tym zakresie.

Monitorowanie może być punktem wyjścia do zabezpieczenia majątku produkcyjnego. To ostatnie jest realizowane w stosunku do majątku kosztownego (tak aby pierwotna awaria maszyny nie pociągała za sobą następujących w krótkim przedziale czasu uszkodzeń wtórnych powodujących konieczność poniesienia znacznych nakładów na odtworzenie środka produkcji) oraz takiego, którego awaria stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa instalacji oraz pracujących w przedsiębiorstwie ludzi.

 

Zróżnicowanie sieci lokalnych dla nadzoru stanu

Lokalne sieci komunikacyjne, nazywane również sieciami LAN (Local Area Networks) to sieci, które posiadają ograniczony zasięg oraz ograniczone możliwości w zakresie liczby podłączanych do nich urządzeń sieciowych. Wprowadzana pierwotnie w przedsiębiorstwach infrastruktura sieciowa wykorzystywana była do różnych zadań (technologia, zadania biznesowe etc.). Działanie sieci lokalnej mogło ograniczać się np. do urządzenia lub do grupy urządzeń, procesu technologicznego, do jednego budynku albo większej ich liczby.

Sieci takie budowane są bezpośrednio przez użytkownika, a więc cechują się bardzo dużą różnorodnością realizacyjną. Ze względu na ich ograniczony obszar działania cechują się również stosunkowo wysokim poziomem bezpieczeństwa informacji (choć zdarzało się jeszcze w latach 90., że uruchamiane na wielozadaniowych serwerach akwizycji danych przez załogę przedsiębiorstwa gry były zawirusowane i prowadziły do naruszenia poprawności działania oprogramowania).

W [1] opisano elementy struktury współczesnego systemu nadzoru stanu technicznego. Dwa z nich to system monitorowania i zabezpieczeń oraz system akwizycji danych diagnostycznych. Dla każdego z nich możliwe jest zbudowanie sieci lokalnej.

 

Struktura sieci diagnostycznych dla maszyn krytycznych

Współcześnie można przyjąć, że struktura sieci LAN wykorzystywanej do wspomagania oceny stanu technicznego maszyn krytycznych odpowiada tej, którą pokazano na rys. 1.

W Polsce pierwsze lokalne sieci diagnostyczne zostały wdrożone w energetyce dla wspomagania nadzoru stanu technicznego turbogeneratorów. Prekursorami w tym zakresie były Elektrownia Rybnik oraz Elektrociepłownia Siekierki w Warszawie. Pierwsze sieci typu LAN zainstalowano w nich w latach 1992-93.

Takie sieci instalowano w dużych przedsiębiorstwach posiadających kilka instalacji produkcyjnych, w pierwszej kolejności do wspomagania nadzoru najbardziej krytycznych maszyn. Natomiast w krajach wysoko rozwiniętych serwery akwizycji danych były uruchamiane nie na poziomie przedsiębiorstwa, a na poziomie pojedynczej jednostki produkcyjnej i wspomagają nadzór nie tylko maszyn najważniejszych w tej jednostce, ale i maszyn ogólnego przeznaczenia. Pod pojęciem jednostka produkcyjna  należy rozumieć np. instalację produkcyjną w przedsiębiorstwie chemicznym, pojedynczy blok energetyczny w elektrowni czy pojedynczą linię z maszyną papierniczą i innym majątkiem wspomagającym jej pracę.

Nie w każdym przypadku rozwój awarii m...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy