Applicazione di soluzioni di rilevamento wireless nell'automazione industriale

Sotto l'ondata dell'Industria 4.0, l'automazione industriale si sta muovendo verso una direzione più intelligente e flessibile. Nelle applicazioni di automazione industriale, le soluzioni di rilevamento wireless possono monitorare le condizioni operative dell'attrezzatura, rilevare problemi precocemente e facilitare la manutenzione predittiva, riducendo i tempi di inattività del sistema e contribuendo a risparmiare sui costi operativi migliorando l'efficienza.

Le soluzioni di rilevamento wireless offrono manutenzione predittiva e monitoraggio delle condizioni

Attualmente, numerose soluzioni di rilevamento wireless possono essere applicate a sistemi di monitoraggio per fabbriche e edifici, fornendo manutenzione predittiva e monitoraggio delle condizioni. I sensori wireless alimentati a batteria consentono il monitoraggio remoto di ambienti e attrezzature con un minimo sforzo di installazione. I dati raccolti dai sensori possono essere utilizzati per il monitoraggio delle condizioni, la manutenzione predittiva, l'ottimizzazione della produttività, il risparmio energetico e la rilevazione precoce di potenziali difetti sia in ambito commerciale che industriale.    Le soluzioni di rilevamento wireless aiutano a determinare se i macchinari di produzione stanno funzionando normalmente. Questi nodi di sensori wireless sono ottimizzati per l'adeguamento retroattivo, richiedendo quasi nessun cablaggio, e possono monitorare lo stato di varie macchine/parametri in tempo reale.    Le soluzioni di rilevamento wireless non solo forniscono dati dai sensori, ma offrono anche informazioni utili per la manutenzione predittiva, il risparmio energetico e i miglioramenti della produttività in fabbriche e edifici. Ad esempio, le soluzioni di rilevamento wireless di Murata consentono il passaggio dal monitoraggio basato sul tempo (TBM) al monitoraggio basato sulle condizioni (CBM). Installando sensori wireless su attrezzature esistenti, è possibile monitorare le condizioni delle macchine, determinare se è necessaria la manutenzione e ottenere intuizioni immediate sui tassi operativi. I dati dei sensori possono anche aiutare a ridurre i tempi di inattività imprevisti e stabilizzare la qualità della produzione.    Nei siti produttivi, il monitoraggio manuale di vari indicatori e contatori è comune. Le soluzioni di rilevamento wireless offrono una gestione costante dei dati analogici, automatizzando questa attività che richiede tempo e ottimizzando i processi di manutenzione basati sui dati raccolti dai sensori.

Sensori wireless che supportano la manutenzione basata sul tempo e sulle condizioni

La manutenzione preventiva tradizionale prevede interventi regolari su ogni macchina per ridurre la probabilità di difetti potenziali. Questo metodo è noto anche come manutenzione basata sul tempo (TBM). Tuttavia, il TBM può talvolta comportare costi superflui, poiché i componenti potrebbero essere sostituiti anche quando la macchina è ancora funzionante oppure la macchina potrebbe guastarsi tra un intervento di manutenzione e l'altro.    La manutenzione basata sulle condizioni (CBM) è un altro approccio che utilizza i dati sensoriali per prevedere quando una macchina è probabile che si guasti e quando è necessario intervenire con la manutenzione. La CBM è più popolare nel settore manifatturiero rispetto al TBM perché elimina la necessità di interventi periodici, riducendo significativamente i costi di manutenzione.    Ad esempio, installando i nodi sensore wireless di Murata su pompe con un alto tasso di guasti, è possibile prevedere i loro tempi di guasto e programmare la manutenzione secondo necessità, risparmiando sui costi inutili di parti e manodopera. Questi sensori wireless sono facili da installare, basta fissare i nodi alle macchine che si desidera monitorare e il sistema è pronto. Il sistema utilizza robusti radio Sub-1GHz e ripetitori, rendendolo ideale per ambienti difficili come gli impianti siderurgici. I sensori wireless e i gateway di Murata sono disponibili per l'acquisto una tantum e includono un'applicazione gratuita per Windows per una visualizzazione e un'acquisizione dei dati semplici, senza costi mensili o necessità di connessione a Internet.    I vari sensori wireless di Murata possono essere connessi al gateway e utilizzati in un unico sistema, permettendo di scegliere i sensori più adatti alle proprie esigenze. È anche possibile aggiungere ulteriori sensori al sistema esistente secondo necessità. Inoltre, è possibile utilizzare API per sviluppare soluzioni personalizzate per la visualizzazione o la manutenzione.    Oltre a fornire soluzioni complete di rilevamento wireless, Murata supporta i clienti nella valutazione e nell'implementazione dei processi di installazione del sistema. Prima, Murata lavora per comprendere le problematiche e le sfide che il cliente desidera affrontare con il sistema di rilevamento wireless. Successivamente, offre sensori e configurazioni di sistema adeguati, fornisce preventivi per kit di valutazione e distribuisce i kit per consentire ai clienti di valutare la funzionalità dei sensori e la portata di comunicazione prima dell'installazione su larga scala. Murata fornisce anche assistenza per l'installazione, l'espansione e il supporto post-vendita. 

Soluzioni con sensori wireless per il rilevamento della velocità di vibrazione e della temperatura/umidità 

Il sistema di monitoraggio delle fabbriche di Murata con sensori wireless include una vasta gamma di prodotti, come le unità sensore di velocità delle vibrazioni - LBAC0ZZ1TF e LBAC0ZZ1LZ. Questi sensori possono essere applicati a macchinari rotanti come motori e pompe per la manutenzione predittiva, migliorando l'efficienza della manutenzione delle apparecchiature. Il LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ misura solo 38 mm x 24 mm x 38 mm e pesa appena 50 grammi (inclusa la batteria). L'interfaccia di comunicazione utilizza una radio ISM sub-1GHz proprietaria, certificata per l'uso in diverse regioni/paesi. Può misurare l'accelerazione di picco (le prime due per LBAC0ZZ1TF, le prime cinque per LBAC0ZZ1LZ), la frequenza dell'accelerazione di picco (le prime due per LBAC0ZZ1TF, le prime cinque per LBAC0ZZ1LZ), la velocità di picco (le prime tre per LBAC0ZZ1TF), la frequenza della velocità di picco (le prime tre per LBAC0ZZ1TF), RMS di accelerazione (LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ), RMS di velocità (LBAC0ZZ1TF), kurtosis (LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ) e temperatura (LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ). Il valore massimo assoluto consentito per le misurazioni è ±30G, con una risoluzione di 28mG, e supporta un grado di protezione IP65. LBAC0ZZ1TF utilizza una batteria al litio-cloruro di tionile, offrendo una durata fino a 1,5 anni (intervallo di segnalazione: 1 ora, temperatura: 25°C), mentre LBAC0ZZ1LZ può durare fino a 5 anni nelle stesse condizioni.    Murata offre anche un sensore di vibrazione - PKGM-200D-R, che può essere utilizzato in apparecchiature consumer e industriali per la manutenzione predittiva attraverso il monitoraggio delle vibrazioni. Il circuito di controllo è integrato in un compatto package SMD, permettendone il posizionamento all'interno delle macchine, ideale per l'installazione sui componenti degli elementi meccanici. È in grado di rilevare vibrazioni ad alta frequenza fino a 11kHz, aiutando a identificare anomalie di vibrazione prima che si generino rumori o calore anomalo, contribuendo così alla manutenzione predittiva di cuscinetti e altri componenti. Il PKGM-200D-R può rilevare un'ampia banda di frequenza nella direzione dell'asse Z, con un intervallo minimo di rilevamento di intensità G pari a ±10.2g e una sensibilità tipica di 118mV/G. Dispone di un circuito di controllo integrato, supporta l'uscita differenziale per riduzione del rumore e include un sensore di temperatura per operare in ambienti con temperature comprese tra -20°C e 85°C. Murata fornisce campioni funzionali per test da parte dei clienti, con due tipi di schede di prova disponibili: tipo con fissaggio a vite e tipo con nastro adesivo.    Un altro prodotto è l'unità sensore di temperatura e umidità - LBAC0ZZ1AN-345, che può essere utilizzata per il monitoraggio della temperatura in fabbriche ed edifici, contribuendo al risparmio energetico, alla conformità ambientale e al miglioramento della produttività. LBAC0ZZ1AN-345 misura 90 mm x 45 mm x 27 mm e pesa solo 47,5 grammi (esclusa la batteria). L'interfaccia di comunicazione supporta una radio ISM sub-1GHz proprietaria, certificata per l'uso in varie regioni/paesi. Può misurare la temperatura (-10°C a 60°C) e l'umidità relativa (10%RH a 90%RH). La fonte di alimentazione è composta da due batterie AAA al litio-ione, offrendo una durata della batteria fino a 10 anni (intervallo di segnalazione: 10 minuti, temperatura: 25°C). Può anche essere alimentata da un adattatore CA o cavo USB.

Soluzioni wireless con sensori per il rilevamento della velocità di vibrazione e della temperatura/umidità 

Murata offre anche unità sensori di corrente CT - LBAC0ZZ1MT-247/LBAC0ZZ1NT-248, che possono essere utilizzate per monitorare lo stato operativo delle apparecchiature, risparmiare energia e migliorare l'efficienza produttiva. Le unità misurano 90 mm x 45 mm x 27 mm, con lunghezze del cavo di connessione di 150mm, 1500mm o 3000mm, e pesano 50g (escludendo la batteria e il cavo). L'interfaccia di comunicazione supporta un sistema radio proprietario ISM sub-1GHz, con frequenze operative certificate per diverse regioni/paesi. Possono misurare correnti (AC 50/60Hz) nei range di 0,1–80A, 0,1–200A o 1–500A. La fonte di alimentazione consiste in due batterie AAA agli ioni di litio, con una durata della batteria fino a 9 anni (intervallo di reporting: 10 minuti, 25°C), oppure possono essere alimentate tramite adattatore AC o cavo USB.    Murata fornisce anche un'unità per segnali a 4-20mA e impulsi - LBAC0ZZ1MU-270, che raccoglie dati in modalità wireless da sensori 4-20mA già esistenti, passando da una registrazione manuale e sporadica dei dati a una raccolta automatizzata e consistente, migliorando così la qualità della produzione. LBAC0ZZ1MU-270 misura 90 mm x 45 mm x 27 mm, con un cavo di connessione fino a 2m di lunghezza, e pesa 50g (escludendo la batteria e il cavo). L'interfaccia di comunicazione supporta un sistema radio proprietario ISM sub-1GHz, con frequenze operative certificate per diverse regioni/paesi. Può misurare segnali 4-20mA e impulsi (NPN, PNP), con un intervallo di conteggio degli impulsi di 0–65535 volte. La fonte di alimentazione consiste in due batterie AAA agli ioni di litio, con una durata della batteria fino a 10 anni (intervallo di reporting: 10 minuti, temperatura: 25°C), oppure può essere alimentato tramite adattatore AC o cavo USB. Inoltre, Murata offre un'altra unità - LBAC0ZZ1RU-271, che supporta segnali 0-5V e impulsi, con specifiche simili al LBAC0ZZ1MU-270.    Il ripetitore di Murata - LBAC0ZZ1AR-842, funge da estensore di portata per la comunicazione wireless in installazioni su vasta scala. Misura 90mm x 45mm x 27mm e pesa 50g (escludendo la batteria). L'interfaccia di comunicazione supporta un sistema radio proprietario ISM sub-1GHz, certificato per l'uso in diverse regioni/paesi. La durata della batteria è fino a 9 anni (intervallo di reporting: 10 minuti, temperatura: 25°C), oppure può essere alimentato tramite adattatore AC o cavo USB.    Murata fornisce anche un gateway - LBAC0ZZ1SU-848, con dimensioni di 170 mm x 109mm x 27mm (escludendo l'antenna e il connettore dell'antenna) e un peso di 250g (escludendo l'antenna). È dotato di un'interfaccia di comunicazione per sensori che supporta un sistema radio proprietario ISM sub-1GHz, con frequenze operative certificate per diverse regioni/paesi. L'interfaccia di comunicazione con l'host supporta WLAN (IEEE 802.11 b/g/n) ed Ethernet (IEEE 802.3 10/100 Base-T). La fonte di alimentazione è un adattatore AC.

Conclusione

Le soluzioni di sensori wireless stanno diventando indispensabili nel campo dell'automazione industriale. Grazie a vantaggi come la flessibilità di installazione, la trasmissione dei dati in tempo reale e i bassi costi di manutenzione, queste soluzioni consentono alle imprese di migliorare l'efficienza produttiva, ridurre i rischi operativi e accelerare la transizione verso la produzione intelligente. Con il continuo progresso della tecnologia di comunicazione wireless, queste soluzioni diventeranno ancora più stabili ed efficienti, portando maggiore innovazione nella manifattura e permettendo livelli più avanzati di trasformazione digitale e gestione automatizzata. Murata offre una gamma completa di soluzioni e servizi di sensori wireless, aiutando i clienti ad accelerare i loro processi di automazione industriale.