Automaattisen tiedonkeruujärjestelmän hyödyntäminen konttilukkien ennakoivassa huollossa
Viitanen, Eetu (2022)
2022
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-02-25
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202202232122
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202202232122
Tiivistelmä
Ympäristö- ja ilmastoasiat korostuvat jokapäiväisessä elämässämme. Kertakäyttötalous ja ympäristön laiminlyönti maksimaalisen hyödyn saavuttamiseksi vaikuttavat olevan nykypäivänä yleistä. Tämä kandidaatintyö käsittelee konttilukkien ennakoivaa huoltoa ja miten niistä kerättyä anturidataa analysoimalla voitaisiin ennustaa mahdollinen huollon tai varaosavaihdon tarve. Ennakoiva huolto pidentää komponenttien elinikää ja lieventää ympäristölle aiheutuvaa rasitusta sekä vähentää tapaturmia ja laiteseisokkeja.
Ennakoivaa huoltoa tukevan tiedon keräämiseen tarvitaan tiedonkeruujärjestelmä ja tiedonsiirtoverkko. Tiedonkeruujärjestelmä kuuluu konttilukin ohjausjärjestelmään. Tiedonsiirtoverkon alussa on antureita, joilla data kerätään. Anturit on yhdistetty anturityypistä riippuen joko CAN-väylällä PLC:hen datan lähetystä varten tai moottorin ohjausyksikköön moottorin ohjauksen tueksi. Ohjausyksikkö ohjaa moottorin toimintaa ja lähettää moottorista kerättyä dataa eteenpäin niin ikään PLC:lle CAN-väylää pitkin. PLC:n tehtävä on ohjata lukin eri osakokonaisuuksia sekä lähettää saatua dataa eteenpäin Kalmar gatewaylle. Kalmar gateway on tiedonkeruukomponentti, joka suodattaa tarpeettoman tiedon pois ja lähettää suodatetun datan verkkopalvelimelle, josta tieto siirtyy datankäsittelytyökaluille.
Analysointivaiheessa lukista kerättyä dataa hyödynnettiin siinä ilmenevien poikkeamien tutkimiseen. Poikkeamista pyrittiin löytämään indikaattoreita mahdollisesta huollon tai komponentin vaihdon tarpeesta. Työssä tutkittiin lukin moottorin pakokaasun jälkikäsittelylaitteiston toimintakuntoa ja hydraulijärjestelmän hydrauliöljyn lämpötilaa.
Pakokaasun jälkikäsittelylaitteiston analyysissa tutkittiin siihen kuuluvan katalysaattorin kuntoa, joka tyypillisesti heikkenee pakokaasun sisältämien rikkioksidien vuoksi. Datasta löydettiin indikaattoreita NOx-anturien viallisuudesta sekä katalysaattorin puhdistus- ja vaihtotarpeesta. Hydrauliöljyanalyysissa tarkkailtiin konttilukin kohonneita hydrauliöljyn lämpötilakäyriä. Lämpötila kohoaa tyypillisesti viallisen hydraulipumpun tai huonolaatuisen hydrauliöljyn seurauksena. Analyysissa tultiin johtopäätökseen, että lämpötilan nousun aiheutti viallinen hydraulipumppu.
Tulevaisuudessa konttilukeista tullaan keräämään yhä enemmän dataa ja etsimään uusia analyysin kohteita. Kohteena voisi olla esimerkiksi lukin liikkumis- ja nostokoneiston yksityiskohtaisempi tarkastelu värinämittauksia hyödyntämällä. Lisäksi vikojen ilmetessä olisi tärkeää tutkia uudestaan jo analysoituja vikoja, jotta vikadataa olisi riittävästi yleispätevän vianratkaisun määrittämiseksi.
Ennakoivaa huoltoa tukevan tiedon keräämiseen tarvitaan tiedonkeruujärjestelmä ja tiedonsiirtoverkko. Tiedonkeruujärjestelmä kuuluu konttilukin ohjausjärjestelmään. Tiedonsiirtoverkon alussa on antureita, joilla data kerätään. Anturit on yhdistetty anturityypistä riippuen joko CAN-väylällä PLC:hen datan lähetystä varten tai moottorin ohjausyksikköön moottorin ohjauksen tueksi. Ohjausyksikkö ohjaa moottorin toimintaa ja lähettää moottorista kerättyä dataa eteenpäin niin ikään PLC:lle CAN-väylää pitkin. PLC:n tehtävä on ohjata lukin eri osakokonaisuuksia sekä lähettää saatua dataa eteenpäin Kalmar gatewaylle. Kalmar gateway on tiedonkeruukomponentti, joka suodattaa tarpeettoman tiedon pois ja lähettää suodatetun datan verkkopalvelimelle, josta tieto siirtyy datankäsittelytyökaluille.
Analysointivaiheessa lukista kerättyä dataa hyödynnettiin siinä ilmenevien poikkeamien tutkimiseen. Poikkeamista pyrittiin löytämään indikaattoreita mahdollisesta huollon tai komponentin vaihdon tarpeesta. Työssä tutkittiin lukin moottorin pakokaasun jälkikäsittelylaitteiston toimintakuntoa ja hydraulijärjestelmän hydrauliöljyn lämpötilaa.
Pakokaasun jälkikäsittelylaitteiston analyysissa tutkittiin siihen kuuluvan katalysaattorin kuntoa, joka tyypillisesti heikkenee pakokaasun sisältämien rikkioksidien vuoksi. Datasta löydettiin indikaattoreita NOx-anturien viallisuudesta sekä katalysaattorin puhdistus- ja vaihtotarpeesta. Hydrauliöljyanalyysissa tarkkailtiin konttilukin kohonneita hydrauliöljyn lämpötilakäyriä. Lämpötila kohoaa tyypillisesti viallisen hydraulipumpun tai huonolaatuisen hydrauliöljyn seurauksena. Analyysissa tultiin johtopäätökseen, että lämpötilan nousun aiheutti viallinen hydraulipumppu.
Tulevaisuudessa konttilukeista tullaan keräämään yhä enemmän dataa ja etsimään uusia analyysin kohteita. Kohteena voisi olla esimerkiksi lukin liikkumis- ja nostokoneiston yksityiskohtaisempi tarkastelu värinämittauksia hyödyntämällä. Lisäksi vikojen ilmetessä olisi tärkeää tutkia uudestaan jo analysoituja vikoja, jotta vikadataa olisi riittävästi yleispätevän vianratkaisun määrittämiseksi.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [9001]