自動化機械危害預防 送料車之軸控溫度監測

鋼鐵廠送料車之軸控溫度控制

  在競爭日益激烈的環境下,各項成本不斷上漲,企業該如何同時降低成本,同時提高生產品質及效率成為各家優良企業該面對的課題。以製造業為例,除了原物料及人事成本外,產線產能直接影響收益,因此維護產線工作狀態便成為首要目標。製造業產品多為自動化製造,需要大量依賴輸送帶傳輸物料,但輸送帶屬於耗材,若無妥善使用將大幅減少使用年限,除了提升維修成本外還需暫停產線減少產能,因此如何延長輸送帶使用時間也是不容小覷的難題。除了保持運行速度、整潔等,其中最重要的便是保持工作溫度,無論甚麼材質的輸送帶遇到溫度變化將有高機率會改變物理特性,當特性改變之後即使進行其他維護手段也無法有效阻止已大量損耗速度,要保持輸送帶的運行速度、整潔及溫度在一般廠區環境並非難事,但這些項目對於煉鋼、礦業、穀物原料等廠房的產線卻是非常重要的問題。



  首先以上廠房工作環境具有大量粉塵不便清潔,輸送帶鬆緊裝置長期維持轉動狀態,軸承內部滾珠會因使用次數逐漸產生形變提高摩擦力,而摩擦產生後便使軸承升溫,熱能則傳遞至緊貼於軸承的輸送帶上,當輸送帶暫停運作後會因殘留熱量持續對輸送帶單點加熱而產生影響,輕則改變物理特性減少使用年限,重則因溫度過高引發斷裂造成產線中止,最糟糕則是在大量粉塵廠區發生燃燒,其後果將不堪設想。
  整合以上資訊,若能開發出在大量粉塵環境下能配合鬆緊裝置不斷移動的溫度量測系統,便能順利監控軸承溫度,透過數值來調整轉動速度以避免因軸承溫度過高發生意外。

iWSN 軸控溫度控制方案

  iWSN為泓格科技因應物聯網、大數據分析、工業4.0及節能減碳需求所研發的無線無源溫度量測系統。其中軸控溫度控制方案提供溫度資訊滿足監測軸承溫度需求,有助於穩定產線生產流程避免因軸承溫度過高引發可能造成的工安意外。以煉鋼、礦業、穀物原料廠區為例,輸送系統多半位於室外,軸承位置四散且種類各異,系統複雜不易配製實體電力、通訊線,在過去僅能依靠經驗調整軸承速度避免溫度過高引發相關問題。
  因此泓格科技iWSN軸控溫度控制方案為了因應鬆緊裝置不便配線情況,將溫度量測及無線傳輸功能整合至一顆模組外,電源則以一次性鋰電池作為供電方式,最後機構外殼選用防水盒以滿足生產環境具有大量粉塵的廠區。

主要功能:

  功能方面感測器搭配兩組熱電偶可同時量測兩組溫度值,當電池電壓降至不足兩周時便會在封包中舉起低電壓旗標,模組同時也會進行閃燈警示,讓相關人員盡早發現並提早準備更換電池,避免系統臨時中斷而增加意外發生的風險及維護成本。無線方面感測器選用433Mhz作為通訊頻段,其低頻特性使得無線訊號具有較佳的繞射性,即便在複雜工廠環境進行無線封包傳輸也較不容易受到環境干擾。同時可用31顆感測器搭配資料集中器,代表一次可將62筆量測資料透過單一資料集中器回收,大幅減少管理人員進行繁雜設定。

項目
選用原因
熱電偶溫度量測
  • ● 溫度感測速度快,可即時量測當前溫度
  • ● 熱電偶接點小,對特定點或微小面積的溫度靈敏度較高且精準
  • ● 結構堅固,偵測溫度範圍廣泛,容易取得易於維護
一次性鋰電池供電 ● 軸承位置四散種類各異,系統複雜不易佈置實體電力線
無線通訊 ● 量測點為移動設備,不易佈置實體通訊線
防水盒機構
  • ● 避免室外天氣影響模組工作
  • ● 有效避免現場大量粉塵對模組造成損耗



架構說明

軸控溫度系統由以下模組組成

  • ● 資料集中器:
    • 用於收集與運算感測器回傳的資料,並提供Modbus RTU / Modbus TCP介面,方便與上層系統連接。至多可同時收集31台感測器資料。
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  • ● 感測器:
    • 藉由連接的熱電偶感測器量測溫度值,透過無線方式回傳給資料集中器。至多可同時收集2筆熱電偶量測資料。

應用範例

● 軸承點溫度數值監視

透過感測器固定周期量測軸承溫度,並將溫度資料以無線傳至資料集中器。根據量測溫度的變動情形,比對輸送帶正常工作的溫度範圍,藉此判斷軸承速度是否需進行調整。

PS 若感測器和資料集中器距離超過通訊距離(如下圖,感測器和資料集中器無法連線),也可加入作為中繼站的RFU-400增加最大通訊距離。

結語

  隨著物聯網、大數據分析、工業4.0及節能減碳需求的快速發展,帶動工廠產能和設備的提升,如何有效維持產線運作成為提升產品良率的重要關鍵。透過泓格科技推出的iWSN系統軸控溫度控制方案,達成軸承溫度監視,除了可提高輸送帶使用年限並提升最大產能及產品良率外,最重要則是能夠避免因軸承溫度過高產生不必要的工安意外。 安裝方面由於無需額外供電,不會因重新調整電力而影響產線運作,另外無線通訊更是免去了額外的佈線費用,對於軸承位置四散且種類各異的環境下則是省下一筆鉅額佈線費用,最後簡單的指撥開關設定方式減少佈建的前置作業時間,無線無源的方便性更大幅降低日後擴充及維修方面的人力資源需求,省下各式成本更適合用來大量佈建所有需要監控軸承溫度的區域以建構完整軸控溫度控制系統。

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