moneo: IIoT-Plattform
Use cases

Überwachung der Leitfähigkeit in einer CIP-Anlage

Sicherstellen der Prozessschritte bei der Reinigung von Prozessanlagen

Leitfähigkeitssensoren sind prädestiniert für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. Sie erkennen die Leitfähigkeit und Konzentration unterschiedlicher Medien und ermöglichen so eine eindeutige Unterscheidung von z.B. Reinigern, Spülwasser und Lebensmitteln. Das ermöglicht nicht nur eine durchgehende Produktverfolgung, sondern auch die Reduzierung des Ausschusses an Produkt und Spülwasser und das ganz ohne Einstellung des Sensors.
Eine genaue, schnelle und zuverlässige Messung im Prozess hilft außerdem dabei, die Anlagenverfügbarkeit zu verbessern und die Reinigungszyklen zu optimieren.

Um wettbewerbsfähig zu bleiben ist es wichtig, Produktionsstillstände zu minimieren, ohne die Produktsicherheit und -qualität zu beeinträchtigen. Überwachen Sie die Konzentration des Reinigungsmittels und stellen Sie fest, ob die Chemikalien komplett durch die Leitung ausgespült wurden. Leitfähigkeit kann die Phasentrennung zwischen Spülwasser, laugen- oder säurehaltigen CIP-Lösungen und dem Produkt erkennen. Nur eine messbare Differenz in der Leitfähigkeit des Mediums wird benötigt.

Die Ausgangslage

Die ifm nutzt für applikationsnahe Tests der Prozesssensoren eine CIP-Reinigungsanlage. Diese Anlage kann mit verschiedenen Medien, Drücken und Temperaturen gefahren werden, um die Sensorik möglichst nahe an den Kundenanwendungen zu prüfen. Die Anlage ist mit einer gängigen Industriesteuerung ausgestattet was die Bedienung und eingeschränkte Überwachung ermöglicht.

Die Anlage war noch nicht mit Sensoren zur Leitfähigkeitsmessung ausgestattet.

Ziel des Projekts

Ziel des Projekts ist es, eine zusätzliche Überwachung in der Testanlage zu installieren, die auch die Möglichkeit bietet auf Historiendaten zurückzugreifen und diese tiefer zu analysieren. Dies soll ermöglichen zukünftig Prozessoptimierungen durchzuführen, da damit Transparenz geschaffen wird. Die vorhandene Steuerung soll unverändert bleiben. Bei der Erweiterung der Anlage sollen die Daten über IO-Link Devices in das moneo RTM gelangen.

Die Durchführung

Bei der ifm ist moneo|RTM zentral auf einem Server installiert. Der IO-Link Master ist über ein internes VLAN mit dem Server verbunden. Jeweils ein Leitfähigkeitssensor des Typs LDL200 wurde am Zu- und Ablauf der CIP-Anlage installiert und an den IO-Link Master angeschlossen.

Der Erfolg

Die Software bietet eine Übersicht der relevanten Prozesswerte der Leitfähigkeit.
Damit wird der Status des Spülwassers identifiziert.
Es gibt keine Verschwendung von Reinigungs- oder Spüllösungen mehr.
Eine genaue, schnelle und zuverlässige Messung im Prozess hilft außerdem dabei, die Anlagenverfügbarkeit zu verbessern und die Reinigungszyklen zu optimieren.

Fazit

Ohne Änderungen oder Eingriffe an der SPS oder ihrer Software vornehmen zu müssen, wurden die Anlage erfolgreich digitalisiert.

Systemaufbau

Induktiver Leitfähigkeitssensor im Zulauf
Induktiver Leitfähigkeitssensor im Ablauf
IO-Link Master (z.B. AL1351)

Dashboard

Relevante individuelle Sensorinformationen können schnell und einfach visualisiert werden – im intelligenten Dashboard. Die Darstellung aktueller Prozesswerte kann dank vorgefertigter Instrumente z.B. in Form eines Thermometers oder Liniendiagramms individuell angepasst und zusätzlich können in das Dashboard direkt Grafiken in Standardformaten (PNG, JPEG, GIF…) eingefügt werden. Die Navigation zwischen verschiedenen Dashboards ist über die Navigator Marken möglich.

In der folgenden Abbildung wurde die Gesamtanlage im Dashboard visualisiert. Die Navigator Marken verlinken direkt auf weitere Dashboards mit weiteren Details zum jeweiligen Bereich:

Leitfähigkeit im Zulauf
Leitfähigkeit im Ablauf
Differenz der Leitwerte
Medientemperatur im Zulauf des Temperatursensors und des Leitfähigkeitssensor
Medientemperatur des Leitfähigkeitssensor im Ablauf

Analyse

In der Analyse kann einfach auf Historiendaten zurückgegriffen werden und verschiedenste Prozesswerte miteinander verglichen werden. Dies ermöglicht z.B. das Ausmessen der Zeiten, wie lange es z.B. gedauert hat, bis die Leitfähigkeit im Zu- und Ablauf auf das gleiche Level gekommen sind. Dies unterstützt den Maschinenbediener bei der Optimierung des Prozesses, teure Spülvorgänge mit z.B. Säuren und Laugen können hier optimiert werden.

Darstellung relevanter Sensorwerte im Analysechart
Visualisierung der Zeit für die einzelnen Reinigungsprozesse
Korrelation von Prozesswerten von Vor- und Ablauf

Calculated Values: kalkulierte Werte

Über diese Funktion wird ein Mehrwert aus den Prozessdaten generiert und es können einfach Prozesswerte miteinander verrechnet werden. In CIP-Anlagen spielt zum Beispiel die Differenz der Leitfähigkeit zwischen Zu- und Ablauf eine wichtige Rolle, hierüber kann eingeschätzt werden, wie gut das Gesamtsystem mit dem entsprechenden Medium (Wasser, Säure, Lauge…) durchspült wird. Sobald die Differenz gegen 0 µS/cm geht, kann davon ausgegangen werden, dass das System vollständig durchspült ist.