- moneo : la plate-forme IIoT
- Cas d’utilisation
Surveillance de température dans une installation de NEP
Une installation de NEP est une installation process, par exemple dans l’industrie agroalimentaire et le secteur des boissons, qui réalise un nettoyage des surfaces intérieures des tuyauteries et cuves (nettoyage en place = NEP). Lors du traitement de substances organiques destinées à la consommation, comme par exemple le lait, un niveau particulier d’hygiène est requis pour éviter que des germes néfastes se retrouvent dans les produits et mettent en péril la santé des consommateurs. Les récipients, principalement des cuves, sont trop grands, ce qui rend généralement trop difficile voire parfois impossible leur démontage pour les nettoyer. Lors du nettoyage en place, plusieurs étapes de process sont nécessaires pour obtenir le niveau d’hygiène requise. Pour un résultat de nettoyage irréprochable, la température et la durée sont déterminantes, tout comme lors du lavage à 90° des machines à laver domestiques. Pour une procédure de nettoyage réussie, il faut assurer que les paramètres requis (température) aient été correctement atteints à l’intérieur de toute l’installation, faute de quoi cette procédure onéreuse (énergie, produits chimiques et arrêt de production) doit être répétée.
La situation initiale:
ifm teste des capteurs de process en environnement réel dans sa propre installation de NEP. Avant l’utilisation de moneo, l’installation n’était exploitée que par l’intermédiaire de signaux analogiques et pilotée par un API. Les analyses via l’API étaient toujours difficiles à concevoir. La visualisation du process n’était possible que sur place sur l’IHM de l’installation et le paramétrage des capteurs n’était possible que directement sur ces derniers. La surveillance était réalisée exclusivement via une valeur de courant analogique de 4 à 20 mA.
Objectif du projet:
L’accent a été mis sur l’enregistrement et l’analyse des données de température. La détection de la température d’alimentation et de l’effluent de l’installation permet de déterminer la température différentielle. C’est un indicateur courant et fiable quand la température de process souhaitée a été atteinte, ce qui est essentiel pour la désinfection à chaud de l’installation. Si les températures sont quasiment identiques à ces deux points, on peut en conclure que toutes les zones ont été correctement désinfectées.
Le système de contrôle-commande existant doit rester inchangé. Avec l’extension de l’installation, les données peuvent être transmises à moneo RTM par l’intermédiaire d’appareils IO-Link.
La réalisation:
moneo a été installé sur un serveur central existant d’ifm prover et les modules nécessaires ont été activés, notamment moneo RTM.
Pour détecter les valeurs d’alimentation et de l’effluent, un capteur de température à autocontrôle TCC a été installé à chacun de ces deux endroits et raccordé à un maître IO-Link doté d’un port IoT. Une fois ce maître intégré dans le réseau de l’entreprise via Ethernet, moneo RTM transmet automatiquement une fois par seconde les valeurs process des capteurs.
Grâce au caractère évolutif du logiciel, divers appareils IO-Link supplémentaires peuvent être ajoutés à tout moment à l’installation pour collecter et évaluer d’autres données process.
La clé du succès:
Le logiciel permet le calcul de valeurs process telles que la température différentielle. Il est ainsi possible de déterminer si la désinfection est effectuée correctement et où s’il faut encore procéder à une correction. Depuis que l’extension a été réalisée, les données peuvent être enregistrées et conservées. L’analyse des informations permet d’optimiser les process pour améliorer la disponibilité de l’installation.
Conclusion:
Les installations ont été numérisées avec succès sans devoir procéder à des modifications ou interventions dans l’API ou son logiciel.
Tableau de bord
Les informations individuelles pertinentes des capteurs sont visualisées rapidement et facilement – sur le tableau de bord intelligent. La présentation des valeurs process peut être adaptée individuellement grâce à des instruments prédéfinis, par exemple sous forme de thermomètre ou de graphe linéaire, et des graphiques en formats standards (PNG, JPEG, GIF, …) peuvent aussi être ajoutés directement au tableau de bord. Il est possible de naviguer entre les différents tableaux de bord via les balises de navigation.
Sur l’illustration suivante, l’ensemble de l’installation est visualisée sur le tableau de bord. Les balises de navigation sont des liens directs vers d’autres tableaux de bord comportant des détails supplémentaires sur différents domaines:
- Objet de navigation servant de lien vers d’autres tableaux de bord
- Indicateur Feu tricolore pour les indications d’état des cuves1 à4
Le tableau de bord permet de visualiser les températures d’alimentation et de l’effluent. Les valeurs calculées permettent de déterminer la température différentielle des capteurs, qui est ensuite visualisée sous forme de thermomètre et de graphe linéaire.
- Valeur de température de l’alimentation
- Température différentielle entre l’alimentation et l’effluent
- Valeur de température de l’effluent
- Diagramme avec la température d’alimentation et l’effluent et la température différentielle
- État actuel du calibrage du TCC
Analyse
Ici, il est procédé à une analyse ultérieure des données enregistrées et le process peut être suivi en détail, par exemple pour déterminer les durées des procédures de rinçage et éventuellement les ajuster. Comme moneo RTM enregistre automatiquement les informations dès que les capteurs sont activés dans le chemin de topologie, les données sont immédiatement disponibles.
L’analyse suivante représente le process de chauffage. Le capteur de température dans l’alimentation (1) indique de petites fluctuations de la valeur de température qui sont générées par la régulation de l’échangeur de chaleur à vapeur. La température de l’effluent augmente de manière correspondante, avec un délai.
- Température d’alimentation
- Température de l’effluent
Les analyses peuvent être sélectionnées individuellement par glisser-déposer. Différentes valeurs process (ex. température ou conductivité) peuvent ainsi être combinées et analysées ensemble.
La fonction permet en outre l’exportation de groupes de données pour des analyses ultérieures ou pour la documentation du process.
Exemple d’exportation des données sous forme de fichier CSV:
Key_Path;Base / CIP / INLET / TCC231 / Temperature
Key_DeviceName;Temperature
Key_DataSource;Temperature
Key_Unit;°C
Key_DataType;raw
Key_DataCount;4
Timestamp;RawValue
2021-04-29T16:05:06.722+0200;23.42
2021-04-29T16:05:07.719+0200;23.42
2021-04-29T16:05:08.720+0200;23.42
2021-04-29T16:05:09.721+0200;23.42
Tâches & Tickets / Seuils
Une fonction du capteur de température utilisé (TCC) est le contrôle de calibrage. Par l’intermédiaire de deux éléments de mesure différents thermiquement couplés (élément de mesure et élément de référence), l’appareil détecte automatiquement une différence de température lors de la mesure. La valeur process est fournie par le capteur via la sortie analogique. La valeur de référence est utilisée pour comparer et vérifier la valeur process. Si la différence de température entre la valeur process et la valeur de référence dépasse la valeur réglée comme limite de contrôle de calibrage [ccL], le statut CC est réglé en conséquence (0 = avertissement de contrôle de calibrage, 1 = mode de fonctionnement normal). La non-atteinte de la valeur process est surveillée à l’aide des seuils. Si le statut CC est à la valeur 0, une alarme est générée.
En outre, une alarme peut aussi être générée si la différence de température est trop grande. C’est une indication que le process de nettoyage ne peut pas être réalisé avec succès.
Seuils combinés
Les seuils peuvent aussi être réglés sur des valeurs calculées. Dans cet exemple, la valeur calculée sert à la surveillance de la différence de température actuelle en fonction de la température de l’alimentation. Pour cela, on vérifie que la température de l’alimentation est supérieure à 80°C (5); si elle est inférieure à 80°C (5), la valeur de 20°C (6) est indiquée; si elle est supérieure à 80°C, la différence de température actuelle entre l’alimentation et l’effluent (6) est indiquée.
- Valeur de température de l’alimentation <80°C (20K)
- Différence de température entre l’alimentation et l’effluent
- Valeur de température de l’alimentation
- Valeur de comparaison pour la température de l’alimentation (80°C)
- Bloc fonctionnel Comparateur
- Bloc fonctionnel Séparateur de signaux
- Indication de la température (<80°C = 20K; >80°C = température différentielle actuelle)
Cette valeur calculée peut maintenant être utilisée pour la surveillance de l’installation. Pour cela, des limites d’avertissement (1) et d’alarme (3) sont réglées. Si la température dans l’alimentation est supérieure à 80°C et que la température différentielle est supérieure à 5K (1) ou supérieure à 10K (3), un message correspondant est généré. Comme le process implique un retard de la température différentielle, une temporisation supplémentaire est activée (2 / 4), où 1 cycle de mise à jour correspond à environ 1seconde. Dans cette configuration, un avertissement est par exemple généré si la température différentielle de 10K n’est pas atteinte après environ 300secondes (5min). Si après environ 600secondes (10min) la différence de 5K (3) n’est pas atteinte, une alarme est générée.
- Valeurs d’avertissement de température
- Temps de réponse Avertissement
- Valeurs d’alarme température
- Temps de réponse Alarme
Administrer les règles de gestion des tickets
Cette fonction permet de régler ce qui doit se passer en plus du ticket généré en cas d’avertissement ou d’alarme. Dans ce cas, des destinataires de la maintenance sont informés que la fonction de contrôle de calibrage du capteur a été déclenchée. Ils peuvent ainsi réagir rapidement et réaliser un calibrage.
Valeurs calculées
Grâce à la fonction Valeurs calculées, les valeurs process peuvent être traitées et utilisées pour des calculs. Lors de l’utilisation de l’installation NEP, cette fonction est utilisée pour déterminer la température différentielle entre l’alimentation et l’effluent.
Différence de température [∆T]= température ambiante [T2] - température à l’intérieur de l’armoire électrique [T1]
- Température Alimentation [T2]
- Température Effluent [T1]
- Bloc fonctionnel : soustraction
- Différence de température [∆T]
