Sistemi di misura evoluti per la manutenzione predittiva
Gli encoder hanno un ruolo importante in un’ottica di manutenzione predittiva. Questi strumenti di misura, sempre più evoluti, consentono il monitoraggio continuo dello stato e la segnalazione dei problemi al sistema di supervisione dell’impianto. L’operatore, tramite PC e un software di analisi, può comunicare con l’encoder per stabilire la causa del guasto segnalato e mettere in atto gli interventi più idonei.
Per illustrare la differenza tra manutenzione preventiva e quella predittiva può essere utile riferirsi alle nostre autovetture. Un’azione di manutenzione preventiva è il ciclico cambio dell’olio che le case automobilistiche consigliano avvenga circa ogni 10.000 km. È una scelta basata su dati statistici e rappresenta una scadenza da rispettare per evitare imprevisti spiacevoli.
La manutenzione predittiva è, sempre riferendoci a un mezzo di trasporto su ruote, la capacità di monitorare in tempo reale il battistrada di uno pneumatico e di ricevere un avviso per procedere alla sua sostituzione prima di essere obbligati ad un arresto forzato.
Se applichiamo questi semplici concetti al mondo industriale, la manutenzione preventiva comporta un periodo di inattività pianificato per permettere interventi volti ad evitare problemi più gravi e imprevedibili. Se un sistema di misura, qualunque sia il dispositivo, sta per raggiungere la fine della sua vita utile teorica, in generale viene smontato dall’impianto. Non sapendo per quanto tempo ancora funzionerà correttamente, si preferisce non rischiare.
Come per il battistrada degli pneumatici, la manutenzione predittiva segnala il momento preciso in cui intervenire eliminando ogni rischio legato all’usura. I componenti e le loro condizioni possono essere monitorati direttamente, con visibilità sulle loro prestazioni e sulla vita utile.
La turbina eolica è un altro esempio lampante. Basti pensare a quanti dispositivi e misurazioni contribuiscono alla sua manutenzione predittiva: la rilevazione delle vibrazioni e del carico sulle pale, il beccheggio della pala e la velocità di rotazione del mozzo, i dati atmosferici, gli encoder incrementali sul generatore principale, le informazioni sulla temperatura sui generatori e sulla trasmissione e via dicendo. Con le tecnologie tradizionali, per raccogliere tutte queste informazioni sarebbero necessari numerosi sensori e numerose porte I/O, con un discreto tempo di elaborazione dati per ottenere il risultato del monitoraggio.
Nei pacchetti di dati motion control possono essere inclusi, ad esempio, l’autodiagnosi dell’encoder, l’accelerazione angolare del rotore del motore, i segnali limite sintetici, la temperatura del motore e dell’encoder. Infatti, l’utilizzo di un encoder rotativo è uno degli approcci migliori per rilevare le vibrazioni di cuscinetti e alberi, la temperatura, la velocità e la posizione in motori applicazioni critiche.
Dalla logica preventiva alla logica predittiva
La tendenza odierna è quella di accedere a più informazioni possibile per migliorare la capacità di pianificare i cicli di manutenzione in base alla vita utile effettiva dei prodotti. Questo è uno snodo fondamentale per passare dalla logica preventiva a quella predittiva.
Quali sono i vantaggi del monitoraggio puntuale inserito nel cuore del monitoraggio di un sistema? In primo luogo, si rimuovono i componenti solo quando è realmente necessario, ottenendo un maggiore ritorno sull’investimento; si razionalizzano e si pianificano i costi per le manutenzioni e le attrezzature, ma anche gli acquisti delle parti ricambio. Ma, sicuramente, si riscontra anche una ricaduta positiva a livello organizzativo: si semplificano e si programmano più facilmente i tempi di inattività legati agli interventi tecnici e parallelamente si riducono i cicli per le manutenzioni programmate.
Encoder sempre più evoluti per il monitoraggio delle condizioni
Gli encoder più evoluti dispongono di sistemi per il monitoraggio continuo dello stato e la segnalazione dei problemi al sistema di supervisione tramite un allarme. L’operatore può, quindi, tramite PC e un software di analisi, comunicare con l’encoder per stabilire la causa del guasto segnalato. Viene informato della frequenza, della temperatura interna e del periodo di funzionamento al momento dell’errore, ma anche del tempo di funzionamento totale e al range della temperatura di esercizio. I segnali di uscita dell’encoder possono anche essere confrontati con il segnale generato nel cavo per rilevare un eventuale cortocircuito. Tramite una connessione Ethernet a un PC o PLC sono disponibili vibrazioni, temperatura, frequenza, velocità dell’albero e tensione di alimentazione. Sono impostabili anche livelli di avviso automatici che possono essere utilizzati per garantire che le vibrazioni nel sistema non raggiungano mai livelli dannosi, che la frequenza e la velocità dell’albero non raggiungano velocità eccessive o si arrestino, come anche per evitare che la macchina si surriscaldi. I livelli di avviso programmabili possono essere utilizzati anche per rilevare cadute di tensione dell’alimentazione o per generare un avviso automatico quando l’encoder raggiunge un determinato tempo di funzionamento.
Questi dati vengono memorizzati nell’encoder a intervalli di tempo specificati dall’utente consentendo le analisi desiderate. In generale si sta operando verso una progressiva miniaturizzazione dei componenti e all’integrazione dei dispositivi per la manutenzione predittiva proprio partendo dal cuore della macchina.
Volendo ampliare lo sguardo, strettamente correlato a questi argomenti è il condition monitoring delle macchine. I dati operativi vengono raccolti e consolidati considerando le variabili tempo e luogo. Si può così evidenziare, ad esempio, l’interdipendenza tra i processi con l’obiettivo di incrementare la possibilità di pianificare l’operatività delle macchine.
