Condition Monitoring to Go

Niet alleen sinds zaken als duurzaamheid en productie-efficiëntie hot topics zijn, is de temperatuurbewaking van schakelkasten een aandachtspunt voor ontwerpers en installatie-ingenieurs. Temperatuur, luchtvochtigheid, maar ook de veiligheid van schakelkasten zijn variabelen die in vrijwel elk fabrieksconcept een belangrijke rol spelen. Vooral verhoogde of onregelmatige temperatuurcondities in schakelkasten kunnen leiden tot vermogensverlies of zelfs het uitvallen van afzonderlijke apparaten. Verschillende risico's ontstaan tegelijkertijd als de componenten van een schakelkast zo zijn opgesteld dat er zich hotspots vormen of er nauwelijks koele lucht kan stromen: Precisiemeetapparatuur kan in sommige gevallen zijn nauwkeurigheid verliezen, de levensduur van componenten kan korter worden of in het ergste geval definitief uitvallen. Complexe systemen zoals sturingen zijn bijzonder gevoelig voor warmte. De meeste PLC's hebben een maximale bedrijfstemperatuur van 55 °C. Dit is slechts 15 °C boven de "comforttemperatuur" van veel besturingskasten. Naast temperatuur en vochtigheid speelt een betrouwbare en traceerbare beveiliging tegen ongeoorloofde toegang een belangrijke rol in veel toepassingen, met name in zogenaamde "critical infrastructures" (CRITIS) zoals de energie- en watervoorziening.

Schakelkastbewakingsapparaten detecteren afwijkingen in een vroeg stadium

Zelfs bij een optimale topologie of ventilatie met airconditioning is het echter zinvol de klimaatomstandigheden in de schakelkast permanent elektronisch te bewaken. Zo kunnen afwijkingen in een vroeg stadium worden opgespoord en storingen worden voorkomen - vooral wanneer apparaten zich in verder weg geplaatste schakelkasten bevinden. Dit geldt bijvoorbeeld wanneer de kasten buiten geplaatst worden, waar het weer een externe factor is.

Turck biedt zijn CCM-serie al vele jaren aan als een conditiebewakingssysteem dat eenvoudig achteraf in te bouwen is. De afkorting CCM staat voor "Cabinet Condition Monitoring" en beschrijft de centrale taak van de compacte DIN-rail apparaten, die beschikken over drie interne sensoren voor de bewaking van temperatuur, vochtigheid en afstand tot de deur. Afhankelijk van het model kunnen ook gegevens van extra externe sensoren worden verwerkt. De schakelkastmonitoren van Turck overtuigen door hun gebruiksvriendelijke bedieningsfuncties. Ze detecteren automatisch elke geopende deur door de afstand tot de deur te meten. Deze apparaten maken elke schakelkast geschikt voor gebruik in kritische infrastructuren zonder noemenswaardige kosten. De bewaking van de gesloten deur door het DIN-rail apparaat is bovendien betrouwbaarder en fraudebestendiger dan deurcontactschakelaars en veel minder complex dan rolschakelaars.

IM(x)12-CCM met schakelcontact en IO-Link

De eerste schakelkastbewakingsapparaten van de CCM-serie waren de modellen IM12-CCM en IMX12-CCM (met Ex-keuring). Deze compacte apparaten worden eenvoudig op de DIN-rail geklemd en sturen een signaal door bij overschrijding of onderschrijding van gedefinieerde waarden, bijvoorbeeld bij oververhitting van een apparaat, dauwvorming in de schakelkast of het openen van de deur. De IM12-CCM beschikt over een interne datalogger met tijdstempel en slaat gegevens tot twee jaar op. Hierdoor kunnen gebruikers ook sluipende veranderingen over langere perioden detecteren en de oorzaak verhelpen. Twee kastbewakers kunnen via een interface in master-slave modus worden bediend om gelijktijdig het correct sluiten van de deur en de andere grenswaarden op twee punten in de schakelkast te bewaken. De master verwerkt de gegevens van de slave en stuurt een signaal naar de controller. De standaard IM12-CCM wordt geleverd met twee schakelcontacten en een IO-Link interface. Met de Quick teach-modus kan de gebruiker de grenswaarden eenvoudig ter plaatse instellen. Als alternatief kunnen de parameters worden ingesteld via IO-Link of een FDT-framework zoals PACTware.

IM18-CCM: schakel tussen fabrieksniveau en IT-wereld

Na de beproefde apparaten van de IM12-serie heeft Turck met de IM18-CCM de brug geslagen naar het IIoT. De apparaten kunnen niet alleen de conditiebewaking van schakelkasten in het veld weergeven, maar de gegevens ook doorsturen naar de IT-wereld. Het dunne apparaat van slechts 18 mm stuurt de meetwaarden van de sensoren via twee onafhankelijke Ethernet-interfaces naar systemen op een hoger niveau. Dit kan tot in de cloud gaan, zodat onderhoudspersoneel via mobiele terminals te allen tijde toegang heeft tot actuele klimaatgegevens. De grens tussen het operationele niveau en de IT-infrastructuur verdwijnt dus geleidelijk. Het resultaat is dat gebruikers de gegevens van de fabrieksvloer vanaf hun bureau kunnen analyseren.

Dit biedt installatiebouwers en gebruikers echter niet alleen extra mogelijkheden met betrekking tot de gegevensoutput, maar ook voor het verzamelen van meetwaarden. Via de RS485-interface (Modbus RTU of CAN) kunnen, naast de drie geïnstalleerde sensoren, desgewenst externe apparaten zoals trillingssensoren op de IM18-CCM worden aangesloten. Voor een ideaal temperatuurbeeld van bijvoorbeeld een schakelkast kunnen meerdere temperatuursensoren over verschillende posities worden verdeeld. De gegevens van drie temperatuursensoren zijn vaak voldoende om een nauwkeurig totaalbeeld te verkrijgen, zelfs in grote kasten. Via een add-on interface kunnen andere apparaten zoals de IM18-CCM51 worden aangesloten voor stroommeting van 12 AC-kanalen met maximaal 600 A. De gegevensoverdracht en voeding van de IM18-CCM-modules gebeurt via de backplane.

IIOT-platform voor condition monitoring 

De IM18-CCM-serie is een krachtig IIoT-platform voor conditiebewaking en andere IT-toepassingen. De modellen IM18-CCM40 en IM18-CCM50 met hun Debian Linux-systeem zijn in de eerste plaats ontworpen voor OEM-gebruik. Deze hebben de mogelijkheid om de systemen precies aan hun eigen structuren aan te passen en zo klantspecifieke oplossingen te creëren. Zo kunnen programmeurs specifieke routines in het apparaat invoeren, bijvoorbeeld voor het detecteren van een dauwpunt of het toestaan van natuurlijke temperatuurstijgingen aan het begin van de zomermaanden. Sommige gebruikers willen ook hun eigen cloud connector uploaden - de visualisatie van trends of het versturen van een alarm vindt dan plaats in het bovenliggende systeem. Met zijn twee onafhankelijke Ethernet-interfaces zorgt de IM18-CCM voor een probleemloze verbinding tussen de OT- en IT-wereld. Het apparaat gebruikt de communicatieprotocollen TCP/IP, Modbus TCP en HTTP. Andere, op Ethernet gebaseerde protocollen kunnen later altijd worden geïnstalleerd.

Als flexibele, open en aantrekkelijk geprijsde oplossing voor conditiebewaking is de IM18-CCM40 eerste keuze, speciaal voor eenvoudige toepassingsscenario's. De IM18-CCM50, met extra digitale en analoge ingangen en een groter werkgeheugen, voldoet verder aan alle vereisten.

IM18-CCM60: plug-and-play solution for smart condition monitoring

Met de IM18-CCM60 biedt Turck opnieuw een type dat de mogelijkheden van het CCM50-platform nu ook beschikbaar maakt voor gebruikers zonder programmeerkennis. Daartoe is het nieuwe type uitgerust met het IIoT-besturingssysteem siineos, dat de digitaliseringsspecialisten van in.hub speciaal voor het CCM-platform hebben ontwikkeld. Op deze manier combineert de IM18-CCM60 hardware en software tot een slimme plug-and-play oplossing die overal eenvoudig te gebruiken is, intuïtief te bedienen is en te allen tijde via MQTT of OPC UA in hogerliggende systemen kan worden geïntegreerd - van een zelfstandig stand-alone systeem tot een uitgebreide conditiebewakingsoplossing met cloud-integratie.

Met de IM18-CCM60 kunnen gebruikers conditiebewakingstaken zeer efficiënt oplossen door alle configuraties en parameterinstellingen intuïtief uit te voeren via de browsergebaseerde, grafische interface. Desgewenst kan ook een terminalgebruikersinterface zoals PuTTY worden gebruikt om uw eigen toepassingen te programmeren. Het in siineos geïntegreerde InCore framework biedt een groot aantal kant-en-klare componenten voor een eenvoudige bediening van de geïntegreerde interfaces en sensoren en alle standaard netwerk- en industriële protocollen.

Naast de bestaande apps kunt u ook uw eigen programma's en apps maken of laden zoals op een smartphone. De webgebaseerde wizard begeleidt de setup, zodat ook gebruikers zonder voorkennis probleemloos met de IM18-CCM60 kunnen omgaan. Dit geeft ook gemakkelijk toegang tot de interne sensoren voor temperatuur, vochtigheid en deurafstand en de parametrisatie van diverse interfaces. Programmeerkennis is niet vereist.

Naast performance en gebruiksvriendelijkheid was ook IT-beveiliging een aandachtspunt bij de ontwikkeling. Een geavanceerde firewall zorgt dan ook voor volledige controle over het verkeer naar en vanuit het apparaat. Bovendien kan de IM18-CCM60 ook ingesteld worden als OpenVPN-client. Dit garandeert veilige toegang op afstand tot het toestel en optioneel tot aangesloten machines.

Van de PoC naar cloud-integratie

Aangezien de IM18-CCM60 geen verplichte cloud- of serviceaccounts vereist, kunnen gebruikers ook offline zonder enige moeite tests of proof of concepts uitvoeren. De geregistreerde meetgegevens blijven op het apparaat en de gebruiker heeft nog steeds toegang tot alle beschikbare functies, zoals databasesystemen of grafische dashboards (Grafana). Het apparaat is dan rechtstreeks toegankelijk via Ethernet of USB. Op deze manier kunnen testinstallaties in een vroeg stadium foutbronnen en mogelijke besparingen opsporen. Indien gewenst kan de installatie te allen tijde worden geïntegreerd in grotere conditiebewakingsoplossingen in de echte productieomgeving, hetzij in lokale IT-infrastructuren of cloudgebaseerde systemen.

Auteur | Klaus Ebinger is Director Product Management voor interfacetechnologie