센서 및 센서 허브 역할을 하고 데이터를 처리, 저장 및 분석하는 기능과 연결 기능을 갖춘 드라이브는 최신 자동화 시스템 및 건물 관리 시스템(BMS)에서 필수적인 요소입니다. 통합된 상태 기반 모니터링 기능을 통해 상태 기반 예방 정비와 같은 새로운 방식의 유지보수를 수행할 수 있습니다.
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전류 밀레니엄으로 전환하면서, 당사는 기술의 엄청난 변화를 목격했으며, 이는 디지털 세계에서 완전히 새로운 업무 방식으로 이어졌습니다. 이것이 4차 산업 혁명입니다. 18세기 및 19세기 중에 발생한 최초의 산업 혁명은 증기 엔진의 발명으로 인한 기계적 혁명이었습니다. 19세기 말과 20세기 초반까지 2차 산업 혁명은 대량 생산, 전기화 및 통신 변화의 도입과 함께 펼쳐졌습니다. 이 기간을 전기 혁명이라고도 합니다. 20세기 후반에는 3차 산업 혁명으로 반도체, 컴퓨팅, 자동화 및 인터넷의 발전이 이루어졌습니다. 이 단계를 디지털 혁명이라고도 합니다.
4차 산업 혁명은 데이터 및 머신 러닝으로 구동되는 네트워킹 컴퓨터, 사람 및 장치의 결과로 나타났습니다. "인더스트리 4.0"이라는 용어는 상당히 애매하지만, 인더스트리 4.0의 가능한 정의는 전체 가치 사슬에 걸쳐 디지털화의 모든 가능성을 활용함으로써 사람, 장치 및 시스템의 지능적인 네트워킹을 설명합니다.
인더스트리 4.0이 모터 시스템과 건물 관리 시스템에 미치는 영향은 "자동화 피라미드"에서 "네트워크 시스템"으로의 전환입니다. 이는 모터, 드라이브, 센서 및 제어 장치와 같은 시스템의 다양한 요소가 데이터 센터, 즉 클라우드에 상호 연결되어 있고 데이터 센터에서 저장, 처리, 분석 및 결정이 이루어지고 있음을 의미합니다.
자동화 네트워크에서 데이터의 양이 두드러집니다. 데이터는 주로 센서에 의해 생성되기 때문에 현대 자동화 시스템에서 센서의 수가 증가하고 있습니다. 팬, 펌프 및 컨베이어와 같은 모터 및 구동 기계는 데이터 네트워크의 참여구성요소가 아닙니다. 따라서 센서는 이러한 기계에서 데이터를 수집해야 합니다. 센서는 데이터를 활용하는 다양한 수단을 사용하여 데이터 네트워크에 연결됩니다. 첨단 상태 모니터링 시스템을 도입하는 동안 센서 및 연결에 대한 추가 비용이 종종 장벽이 되고 있습니다.
최신 가변속 드라이브는 인더스트리 4.0 자동화 네트워크와 건물 관리 시스템에서 새로운 기회를 열어줍니다. 전통적으로 드라이브는 모터, 팬, 컨베이어 및/또는 펌프 속도를 제어하기 위한 전력 프로세서로 간주되어 왔습니다. 오늘날 드라이브는 내장 처리 능력, 저장 용량 및 드라이브 내 통신 인터페이스의 장점을 사용하는 정보 체인의 일부이기도 합니다.
Industry 4.0 네트워크에서 드라이브는 중요한 역할을 하며 다음과 같은 몇 가지 사용가능한 기능이 특징입니다.
드라이브의 정보는 다음과 같이 확인할 수 있습니다.
모터 전류 기록 분석 기술을 사용하면 드라이브가 모터 및 어플리케이션의 조건을 모니터링할 수 있습니다. 이 기술을 통해 물리적 센서를 잠재적으로 제거하거나 감지할 수 없었던 조기 결함 신호를 추출할 수 있습니다. 예를 들어, 이 기술을 사용하면 기계적 부하 편심 또는 사전에 캐비테이션 및 권선 결함을 감지할 수 있습니다.
센서 허브로서 드라이브의 개념은 외부 센서를 드라이브에 연결하는 것을 수반하므로 물리적 센서를 데이터 네트워크에 연결하는 게이트웨이가 필요 없습니다. 진동 센서, 압력 센서 및 온도 센서는 드라이브에 연결할 수 있는 센서의 예입니다. 이 컨셉트의 장점은 비용과 관련이 있을 뿐만 아니라 드라이브 내에 존재하는 각기 다른 유형의 데이터와 센서 데이터의 상관관계를 가능하게 합니다. 외부 센서와 모터 속도 간의 진동 수준 상관 관계는 진동이 속도에 따라 다르므로 확실한 예입니다.
다음은 다양한 종류의 유지보수 전략입니다.
수정 및 예방적 유지보수는 결함(사고) 또는 시간 기반입니다. 따라서 결함(수정)이 발생한 경우 또는 사전 설정된 작동 시간(예방) 후 유지보수를 수행합니다. 이러한 유형의 유지보수는 실제 어플리케이션의 피드백을 사용하지 않습니다.
Industry 4.0의 도입과 센서 데이터의 가용성을 통해 이제 상태 기반 및 예측 유지보수가 가능해졌습니다. 이러한 유지보수 전략은 실제 센서 데이터를 사용하여 서비스 중인 장비의 상태(상태 기반 유지보수)를 진단하거나 향후 고장(예측 가능한 유지보수)을 예측합니다.
조건 기반 유지보수는 실제 어플리케이션의 데이터를 기반으로 한 가장 쉽고 직관적인 유지보수 기술입니다. 획득한 데이터는 서비스 중인 장비의 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다. 이를 위해 주요 매개변수가 진행 중인 결함을 진단 할 수 있는 요소로 선택됩니다. 장비의 상태는 일반적으로 시간이 지날수록 나빠집니다. 이는 일반적인 성능 저하 패턴을 나타내는 P-f 곡선으로 설명됩니다. 장비가 의도된 기능을 수행하지 못할 경우 기능 고장이 발생합니다. 상태 기반 유지보수에 대한 아이디어는 실제 고장이 발생하기 전에 잠재적인 고장을 감지하는 것입니다.
상태 기반 유지보수의 핵심에는 장비 상태 모니터링이 포함됩니다. 가변 속도 어플리케이션의 경우, 어플리케이션의 상태는 종종 속도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 진동 수준은 더 높은 속도에서 더 높아지는 경향이 있지만 이 관계는 선형적이지 않습니다. 실제로 특정 속도에서 공진이 발생할 수 있으며 속도가 증가하면 공진이 사라집니다.
독립적인 시스템을 사용하여 가변 속도 어플리케이션의 상태를 모니터링하는 것은 속도와 모니터링된 값을 속도와 상호 연관시킬 필요성이 있으므로 복잡합니다. 어플리케이션 속도에 대한 정보는 이미 드라이브에 있으므로 상태 모니터링("센서로서 드라이브" 또는 "센서 허브로서 드라이브")에 드라이브를 사용하는 것은 이점이 있는 솔루션입니다. 또한 부하/모터 토크 및 가속에 관한 정보는 드라이브에서 쉽게 확인할 수 있습니다.
효율적인 상태 모니터링 시스템의 경우, 첫 번째 중요한 단계는 정상 작동 조건을 결정하고 정의하는 것입니다. 기준선을 확립하는 것은 기준선이라 불리는 어플리케이션의 정상 작동 조건을 정의하는 것을 의미합니다. 기준선 값을 결정하는 데에는 여러 가지 방법이 있습니다.
수동 기준선： 이전 경험을 사용하여 기준선 값을 정의할 때 알려진 값이 드라이브에 프로그래밍됩니다.
기준선 실행： 기준선은 시운전 중에 결정할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 사용 속도 범위에서 각 속도 구간에 대해 정상상태를 결정하는 학습과정이 수행됩니다. 그러나, 시운전 중 특정 시나리오에서는 어플리케이션이 최대 용량으로 실행되지 않거나 또는 초기 시스템 적응 기간이 필요할 수 있습니다. 이런 상황에서는 기준선 실행을 초기 적응 기간 후에 실행하여 가능한 한 정상 작동에 가까운 작동 상태를 포착해야 합니다.
온라인 기준선: 이것은 정상 작동 중 기준선 데이터를 포착하는 진보된 방식입니다. 이는 어플리케이션이 전체 속도 범위를 시험 할 수 없기 때문에 기준선 실행을 수행할 수 없는 경우에 유용합니다.
기준선을 설정한 후 다음 단계는 경고 및 알람에 대한 임계값을 생성하는 것입니다. 임계값은 사용자가 알림을 받아야 하는 기간 중에 어플리케이션의 상태를 나타냅니다. 장비의 상태를 표시하는 다양한 방법이 있으며 업계에서 가장 인기 있는 한 가지 방법은 공장 자동화의 상태 모니터링을 위해 VDMA 사양 24582 Fieldbus 중성 기준에서 설명하는 네 가지 색상의 신호등 상태입니다.
색상은 다음을 나타냅니다.
다음 방법을 사용하여 임계값을 정의합니다.
실제 모니터링된 값은 LCP, 필드버스 통신 또는 IoT 통신을 통해 드라이브에서 읽을 수 있습니다. 또한 특정 경고 및 알람에 대응하도록 디지털 출력을 구성할 수 있습니다. 일부 드라이브에는 내장 웹 서버가 있어서 상태 진단을 읽을 때도 사용할 수 있습니다.
모니터링은 임계값과 연속 비교를 통해 수행됩니다. 정상 작동 중에는 실제 값을 임계값과 비교합니다. 모니터링한 파라미터가 사전 정의된 시간 동안 임계값을 초과하면 경고 또는 알람이 활성화됩니다. 타이머는 필터 역할을 하도록 구성되어 있으므로 짧은 과도 현상이 경고 및 알람을 발생시키지 않습니다.
오늘날 드라이브는 단순한 전력 프로세스가 아닌 그 이상입니다. 센서 및 센서 허브의 역할을 하고 연결 기능을 활용하여 데이터를 처리, 저장 및 분석하는 기능을 갖춘 드라이브는 현재의 자동화 시스템에서 필수적인 요소입니다.
드라이브는 종종 자동화 설비에 이미 존재하므로 Industry 4.0으로 업그레이드할 수 있는 기회가 많습니다.
이를 통해 상태 기반 유지보수와 같은 유지보수를 실행하는 새로운 방법을 사용할 수 있습니다. 이 기능은 이미 일부 드라이브에서 사용할 수 있으며 초기 사용자는 이미 드라이브를 센서로 사용하기 시작했습니다.
상태 기반 감시를 사용하여 모터 성능을 감시하면 스마트한 유지보수 결정을 위한 기계 데이터를 간단하고 비용 효율적으로 확보할 수 있습니다.
예측 유지보수는 장비 성능을 최적화하고 가동 시간을 늘리며 유지보수 비용을 절감할 수 있는 강력한 도구로 부상했습니다.
원격 모니터링를 통해 사용자는 실시간 데이터에 액세스하고, 조기에 대응하여 중단을 방지하며, 성능을 최적화하고, 정보에 입각한 의사 결정을 내릴 수 있습니다.
고정자 권선 감시 및 부하 엔벨로프와 함께 Danfoss 드라이브에 통합된 CBM 기능에는 진동 감시가 포함됩니다.
VLT® AQUA Drive FC 202는 모든 유형의 펌프를 제어하며 캐스케이드 컨트롤러가 장착되어 있습니다.
견고하고 전문성이 강화된 FC102 드라이브는 건물 관리 시스템의 펌프 및 팬 애플리케이션 성능을 향상시키고 대부분의 실외 기후에서 구동 가능합니다.
FC103은 냉장 플랜트의 압축기, 펌프 및 팬 제어 전용 제품으로, 상당한 에너지 절약이 가능합니다.
VLT® AutomationDrive FC 301 / FC 302는 모든 동기식 모터 및 영구 자석 모터의 가변 속도 제어에 적합하도록 설계되었습니다. 표준 버전(FC 301)과 추가 기능이 포함된 고급형 다이나믹 버전(FC 302)으로 제공됩니다.
공기질이 매우 중요하고 공간이 제한적이며 효율적인 열 전달이 필요한 애플리케이션에 매우 적합합니다. 액티브 프론트 엔드(NXA), 비회생 프론트 엔드(NXN), 제동 초퍼(NXB) 및 인버터(NXI) 구성이 가능합니다.
수냉식의 장점을 까다로운 상황의 공통 DC 버스 시스템에 적용합니다. 액티브 프론트 엔드(NXA), 비회생 프론트 엔드(NXN), 제동 초퍼(NXB) 및 인버터(NXI) 구성이 가능합니다.
제어할 모터 개수와 관계없이 고객의 요구를 충족하도록 구성 및 조립되었습니다.
VACON® NXP DCGuard™는 DC 전력망을 자유롭게 선택할 수 있도록 믿을 수 있는 단락 회로 보호를 제공하며 결함 시 신속한 차단을 보장합니다.
시스템 통합업체, 기계 제작업체 및 OEM 업체에서 효율적인 산업용 드라이브 시스템을 설계 및 구축할 수 있습니다. 액티브 프론트 엔드(NXA), 비회생 프론트 엔드(NXN), 제동 초퍼(NXB) 및 인버터(NXI) 구성이 가능합니다.
CBM은 Danfoss 최초 혁신의 역사에서 탄생했습니다. Danfoss 드라이브는 드라이브에 내장된 지능형 기능을 통해 필요한 외부 부품을 줄여 시장의 다른 드라이브와 차별화됩니다.