- moneo: piattaforma IIoT
- Use cases
Monitoraggio della temperatura in un impianto CIP
Il CIP è un sistema di lavaggio (Cleaning in Place, CIP) utilizzato negli impianti produttivi, ad esempio nell'industria alimentare e delle bevande. Quando si trattano alimenti destinati al consumo, come il latte, è necessario un particolare livello di igiene per garantire che nessun germe nocivo entri nei prodotti e metta in pericolo la salute dei consumatori. I serbatoi sono di solito troppo grandi; quindi smontarli per la pulizia sarebbe dispendioso in termini di tempo e, a volte, addirittura impossibile. Il lavaggio richiede diverse fasi del processo, necessarie per l'igiene richiesta. La temperatura e la durata del riscaldamento sono decisive per un perfetto risultato di pulizia, proprio come per il ciclo di lavaggio della lavatrice a casa. Per un processo di pulizia corretto, è necessario assicurarsi che i parametri necessari (temperatura) siano stati raggiunti correttamente all'interno di tutto l’impianto, altrimenti dovrà essere ripetuto questo costoso processo (energia, prodotti chimici e tempi di fermo della produzione).
Situazione iniziale
Nel proprio impianto CIP, ifm testa la tecnologia dei sensori di processo in un ambiente reale. Prima dell’arrivo di moneo, l’impianto veniva attivato solo tramite segnali analogici e controllato tramite un PLC. L'analisi tramite PLC era sempre difficile. La visualizzazione del processo era solo locale sull'HMI dell'impianto e la parametrizzazione dei sensori avveniva direttamente sul dispositivo. Il monitoraggio veniva effettuato esclusivamente tramite il valore di corrente analogico 4...20 mA.
Obiettivo del progetto
L'attenzione si è concentrata sulla registrazione e l'analisi dei dati della temperatura. La registrazione della temperatura in entrata e in uscita dell’impianto serve per determinare la temperatura differenziale che indica, in modo affidabile, che la temperatura di processo desiderata è stata raggiunta. Questo è fondamentale quando si disinfetta l’impianto tramite calore. Se le temperature nei due punti sono approssimativamente identiche, si può presumere che tutte le aree siano state disinfettate in modo corretto.
Il sistema di controllo esistente resta invariato. Con l’ampliamento dell’impianto, i dati dovranno essere trasferiti a moneo RTM tramite dispositivi IO-Link.
Realizzazione
moneo è stato installato su un server centrale di ifm prover e sono stati attivati i moduli necessari, compreso moneo RTM.
Per rilevare i valori in ingresso e in uscita sono stati installati due sensori di temperatura con funzione di automonitoraggio e collegati a un master IO-Link con porta IoT. Dopo aver integrato questo master nella rete aziendale via Ethernet, i valori di processo dei sensori vengono trasferiti automaticamente a moneo RTM una volta al secondo.
L’impianto può essere ampliato in qualsiasi momento con ulteriori dispositivi IO-Link per raccogliere e valutare altri dati di processo. Il software offre la scalabilità corrispondente.
Risultato
Il software consente di calcolare valori di processo, come la temperatura differenziale. In questo modo, si può determinare se la disinfezione è riuscita e dove sono necessarie ulteriori azioni. Dall'ampliamento, i dati possono essere registrati in modo costante. L'analisi delle informazioni consente di ottimizzare i processi e aumentare l’affidabilità dell'impianto.
Conclusioni
Senza modifiche e interventi sul PLC o sul software, l'impianto è stato digitalizzato correttamente.
Dashboard
Le informazioni rilevanti dei singoli sensori possono essere visualizzate rapidamente e facilmente in una dashboard intuitiva. La visualizzazione dei valori di processo attuali può essere personalizzata grazie a strumenti già disponibili, come ad es. un termometro o un diagramma a linee; inoltre, nella dashboard possono essere inseriti direttamente i grafici in formati standard (PNG, JPEG, GIF...). La navigazione tra le varie dashboard è possibile tramite gli indicatori della topologia.
L'immagine seguente mostra come l’intero impianto venga visualizzato nella dashboard. Gli indicatori della topologia si collegano direttamente a ulteriori dashboard che forniscono ulteriori dettagli sull’area pertinente:
- Oggetto di navigazione come link per altre dashboard
- Indicazione a semaforo dello stato dei serbatoi da 1 a 4
La dashboard visualizza le temperature in entrata e in uscita. Con i valori calcolati, anche la temperatura differenziale dei sensori è stata determinata e visualizzata come un termometro e un diagramma a linee.
- Valore di temperatura in entrata
- Temperatura differenziale tra entrata e uscita
- Valore di temperatura in uscita
- Diagramma con temperatura in entrata, in uscita e temperatura differenziale
- Stato attuale di calibrazione del TCC
Analisi
Qui si ha un'ulteriore analisi dei dati registrati e il processo può essere tracciato in dettaglio, ad esempio per determinare i tempi dei processi di risciacquo e regolarli se necessario. moneo RTM registra automaticamente le informazioni non appena i sensori vengono attivati nella struttura topologica; i dati sono immediatamente disponibili.
La seguente analisi mostra il processo di riscaldamento. Il sensore di temperatura in entrata (1) mostra piccole variazioni nel valore della temperatura, generate dalla regolazione dello scambiatore di calore a vapore. La temperatura in uscita aumenta con un ritardo.
- Temperatura in entrata
- Temperatura in uscita
Le analisi possono essere gestite individualmente tramite funzione drag & drop mentre numerosi valori di processo (es. temperatura o conducibilità) possono essere combinati e analizzati insieme.
La funzione consente anche di esportare set di dati per ulteriori analisi o per la documentazione del processo.
Un esempio di esportazione dei dati come file 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
Tasks & Tickets / Valori di soglia
Una funzione del sensore di temperatura (TCC) utilizzato è il controllo della calibrazione. Grazie a due diversi elementi accoppiati termicamente (elemento di misura e di riferimento), il dispositivo rileva automaticamente una differenza di temperatura durante il funzionamento. Il sensore può fornire il valore di processo anche tramite l'uscita analogica. Il valore di riferimento serve a confrontare e controllare il valore di processo. Se la differenza di temperatura tra il valore di processo e il valore di riferimento supera il valore impostato come limite di controllo calibrazione [ccL], lo stato CC viene conformemente impostato (0 = messaggio di avviso controllo calibrazione, 1 = funzionamento normale). I superamenti delle soglie del valore di processo vengono monitorati costantemente. Se lo stato CC assume il valore 0, viene generato un ticket di allarme.
Inoltre, un allarme può anche essere generato se la differenza di temperatura è troppo grande. Questa è un'indicazione che il processo di pulizia potrebbe non essere completato correttamente.
Valori di soglia combinati
I valori di soglia possono anche essere impostati su valori calcolati. Il valore calcolato in questo esempio viene utilizzato per monitorare la differenza di temperatura attuale in funzione della temperatura in entrata. Per questo, si controlla che la temperatura in entrata sia superiore a 80°C (5); se è inferiore a 80°C (5), viene trasmesso il valore di 20°C (6) e se invece è superiore a 80°C, viene trasmessa la differenza di temperatura attuale tra entrata e uscita (6).
- Valore di temperatura in entrata <80°C (20K)
- Differenza di temperatura tra entrata e uscita
- Valore di temperatura in entrata
- Valore di confronto per la temperatura in entrata (80°C)
- Blocco funzione di confronto
- Blocco funzione selettore di segnale
- Temperatura in uscita (<80°C = 20K; >80°C = attuale temperatura differenziale)
Questo valore calcolato può essere utilizzato per monitorare l’impianto. I limiti di avviso (1) e di allarme (3) vengono impostati per questo scopo. Se la temperatura in entrata è maggiore di 80°C e la temperatura differenziale è maggiore di 5K (1) o maggiore di 10K (3), viene generato un messaggio corrispondente. Poiché la temperatura differenziale risponde lentamente a causa del processo, viene attivato anche un ritardo (2 / 4), per cui 1 ciclo di aggiornamento corrisponde a circa 1 secondo. In questa configurazione, ad esempio, viene generato un avviso se la temperatura differenziale di 10K non è stata raggiunta dopo circa 300 secondi (5 min). Se dopo circa 600 secondi (10 min) non è stata raggiunta la differenza di 5K (3), viene generato un allarme.
- Soglie di avviso temperatura
- Avviso ritardo di risposta
- Soglie di allarme temperatura
- Allarme ritardo di risposta
Gestire le regole di elaborazione ticket
Questa funzione può essere utilizzata per impostare ciò che deve accadere in caso di un avviso o di un allarme oltre alla creazione di un ticket. In questo caso, un gruppo di destinatari nel dipartimento di manutenzione viene informato che la funzione di controllo della calibrazione del sensore è stata attivata. Questo permette loro di reagire rapidamente e di avviare una calibrazione.
Valori calcolati
Tramite la funzione dei valori calcolati è possibile collegare e calcolare i valori di processo. Se applicata nell’impianto CIP, la funzione serve per determinare la temperatura differenziale tra entrata e uscita.
Differenza di temperatura [∆T]= Temperatura in entrata [T2]-Temperatura in uscita [T1]
- Temperatura in entrata [T2]
- Temperatura in uscita [T1]
- Modulo funzionale: sottrazione
- Differenza di temperatura [∆T]
