Společnost staedler automation AG – senzory monitorují průmyslové varné systémy
Varný systém typu staedler CK1600, výrobcem je společnost staedler automation AG. Systém bude sloužit kvaření špeclí.
Špecle „al dente“
Těsto uvařte vhorké vodě, slijte apropláchněte studenou vodou. Aje hotovo. Varný systém kpřípravě špeclí od společnosti staedler používá stejnou metodu, jakou všichni známe zdomova, ale činí tak vprůmyslových objemech aspřesnou kontrolou pomocí senzorů od ifm – tedy tak, aby kvalita produktu zůstala na vysoké úrovni.
Společnost staedler automation AG sídlí ve švýcarském Henau amá více než 10let zkušeností svýrobou systémů pro provozní automatizaci. Pro potravinářský průmysl vyrábí také plně automatizované varné systémy. Systém na obrázku je určen pro zákazníka, který vyrábí speciální jihoněmecké těstoviny zvané špecle. Lukas Staedler, generální ředitel společnosti staedler automation AG, vysvětluje, jak systém funguje: „Představte si hrnec, který neustále pracuje. To znamená, že čerstvé těsto se vloží na začátek varné linky aprochází jí po určitou dobu tak, aby na konci byl produkt uvařený při té správné teplotě. Použitím předem zvolené doby vaření zajistíme, že produkty si udržují totožnou kvalitu.“
Připravovaný potravinový produkt je do horké vody přemístěn pomocí lopatky. Protože při vaření nedochází téměř kžádným mechanickým kontaktům mezi strojem aproduktem, minimalizuje se tím jakákoliv forma poškození produktu. Na konci procesu vaření se produkt rychle přesune přes vodopádový okraj do chladicí zóny. Blanšírování studenou vodou zabrání dalšímu vaření produktu.
Jak zdůrazňuje Lukas Staedler: „Systémy na podobném principu mohou vzásadě uvařit cokoli, co plave“. „Na této konkrétní lince zpracováváme čerstvé těstoviny, jako jsou ravioli, tortellini nebo vtomto případě špecle. Může to však být imaso nebo zelenina. Tento systém dosahuje produkce ve výši 2,5tuny za hodinu.“
Udržování přesné teploty
Když při vaření doma vidíme, že voda přechází do varu, víme, že jsme dosáhli té správné teploty. Při procesech průmyslového vaření ale musí být určování teploty mnohem přesnější. Jen tak je možné zajistit stálou kvalitu produktů, kterou zákazník vyžaduje.
Vtomto systému se teplota měří ve dvou bodech, které udávají nejdůležitější hodnoty procesu, známé také jako kritické kontrolní body, zkráceně CCP. Prvním znich je teplota vody, která je téměř vroucí. Vtomto případě musí být teplota přesně 95°C. Druhým bodem je teplota chladicí lázně, ve které je proces vaření zastaven. Dva teplotní senzory kontrolují výměník tepla azajišťují přesné teploty.
Obrázek 1: Teplotní senzory typu TA monitorují požadované hodnoty teploty ve vařiči ivchladicí lázni. Obrázek 2: Bude použit vbudoucnu společností staedler: Teplotní senzor TCC má vlastní monitorování, což znamená, že kalibrační intervaly lze prodloužit. Odchylky vpřesnosti jsou rozpoznány automaticky asignalizovány pomocí spínacího signálu akontrolky LED.
Vtěchto kritických bodech se společnost staedler spoléhá na teplotní senzory typu TA2502 od společnosti ifm. Tyto senzory mají vysoce přesný měřicí prvek Pt1000 srychlou odezvou, který pokrývá široký teplotní rozsah vrozmezí od −50°C do 200°C. Senzory mají také vysokou opakovatelnost adlouhodobou stabilitu, což jsou předpoklady pro optimální astabilní kvalitu produktů.
Vbudoucnu plánuje společnost staedler používat kmonitorování těchto bodů teplotní senzory svlastním monitorováním typu TCC od společnosti ifm. Stouto jednotkou se pojí jedna zvláštnost. Má dva nezávislé měřicí prvky sprotichůdnými teplotními charakteristikami, které se vzájemně ovlivňují. Odchylky vpřesnosti jsou tak okamžitě rozpoznány asignalizovány spínacími signály alarmu. Jsou také jasně vizualizovány pomocí kontrolky LED přímo na jednotce. To výrazně zjednodušuje dosažení spolehlivé kvality produktů, protože pokud senzor nedetekuje drift, který by následně signalizoval, je mezi kalibračními intervaly teplota vždy bezpečná. Ujiných průmyslových senzorů teploty může dojít kodchylkám teploty nebo driftu iden po kalibraci. Takové problémy pak nejsou odhaleny apřijde se na ně až při další kalibraci. Vnejhorším případě by došlo knákladnému stažení produktu ztrhu, což by mělo negativní dopad na pověst výrobce.
Monitorování procesu čištění CIP pomocí vodivosti
Po každé výrobní dávce prochází systém procesem čištění CIP. Koplachování výrobních linek alkalickými akyselými čisticími prostředky se používá samostatné čerpadlo. Poté se před opětovným zahájením výroby opláchnou čistou vodou. Při tomto procesu hraje důležitou roli senzor vodivosti ifm LDL200. Na základě přesného měření vodivosti je možné potvrdit, zda potrubí obsahuje čisticí prostředek, apokud ano, vjaké koncentraci. Podle naměřených hodnot řídicí systém například rozpozná, zda je třeba přidat další čisticí prostředky nebo zda proběhlo předběžné, průběžné akonečné oplachování. Poslední fází procesu čištění je oplachování čistou vodou. Teprve když je dosaženo přesné vodivosti vody pro oplachování vzávěru procesu, je systém uvolněn pro výrobu. Tím je zajištěno jasné oddělení fází během procesu CIP.
Současně svodivostí měří senzor LDL200 teplotu média ahodnoty přenáší pomocí komunikačního protokolu IO-Link do řídicího systému. Ten se také používá křízení výměníku tepla tak, aby měl vždy dostatek energie kregulaci teploty vroucí vody.
Úroveň hladiny jako na dlani
Systém má dvě velké nádrže na vodu: Lázeň shorkou vodou achladicí lázeň na konci procesu. Na dně každé nádrže jsou nainstalovány tlakové senzory. Používají se kměření hydrostatického tlaku. Použité senzory společnosti ifm mají ideální rozsah tlaku vrozmezí od 100mbarů po 2,5baru. Určují přesnou hladinu aslouží kjejí regulaci. Proto je možné zabránit přeplnění nádrže při doplňování vody.
Detekce přívodu vody
Během vaření dochází ke ztrátě vody. Jedním zdůvodů je to, že samotný produkt, vtomto případě špecle, absorbuje vodu. Voda při vaření také uniká ve formě páry. Ztěchto důvodů je třeba vodu průběžně doplňovat.
Lukas Staedler: „Kregulaci doplňování čerstvé vody používáme magmetr SM2100 od společnosti ifm. Během procesu vaření nepřetržitě měří průtok.
To probíhá ve spolupráci shladinovými senzory. Když hladinové senzory signalizují pokles hladiny vody, dojde kdoplnění čerstvé vody aprůtokoměr určí, kolik vody se ztratilo, ať už došlo kjejí ztrátě vdůsledku absorpce produktem nebo unikla ve formě páry.
Ke ztrátě vody dochází také při odstraňování zbytkového kalu. Použitá voda je vypuštěna aproběhne doplnění čerstvou vodou. To probíhá během časového rámce, který je určen recepturou. Ivtomto případě se senzor řady SM používá kměření množství vody, která má být doplněna.“
Průtokoměr hraje důležitou roli také během procesu čištění, protože monitoruje množství čerstvé vody použité koplachování. Zajišťuje tak transparentnost vprůběhu celého procesu vaření.
Monitorování polohy pomocí induktivních senzorů
Pro detekci polohy jsou rovněž instalovány induktivní senzory. Ikdyž nejsou přímou součástí procesu vaření, mají důležitou monitorovací funkci. Chladicí pás, který je sproduktem přenášen do chladicí lázně ataké zlázně ven, je možné zlázně vyjmout pomocí zvedáku aručně jej vyčistit. Pro bezkontaktní detekci horní adolní polohy se používají dva induktivní senzory. Zajišťují také, že systém lze restartovat pouze vpřípadě, že je pás ve správné dolní poloze.
Třetí induktivní senzor je připevněn na drážkovému sítu. Ten je rovněž možné odejmout pro účely ručního vyčištění. Před obnovením výroby senzor sám zkontroluje, zda je správně umístěn.
Obrázek 1: Chladicí pás lze pro účely čištění zdvihnout pomocí kladky. Kdetekci příslušné horní adolní polohy se používají induktivní senzory. Obrázek 2: Po ručním vyčištění drážkového síta ajeho vrácení na místo lze výrobu obnovit až po jeho uvolnění induktivním senzorem.
Komunikace senzorů pomocí rozhraní IO-Link
Všechny senzory jsou připojeny křídicímu systému prostřednictvím rozhraní IO-Link. Tento digitální komunikační protokol přenáší naměřené hodnoty do řídicího systému vdigitální podobě. To znamená, že se spolehlivě vyhnete chybám měření způsobeným konverzními ztrátami. Jenže IO-Link toho zvládne mnohem více.
Lukas Staedler: „Každý senzor, který je senzorem CCP, musí být kontrolován jednou ročně nebo jednou za půl roku. Teplotní senzory jsou umístěny vreferenční teplotní kapalině ajsou kalibrovány. Kalibraci teplotních senzorů provádíme pomocí rozhraní IO-Link.“
Usenzoru vodivosti LDL používáme obě procesní hodnoty, tedy teplotu ivodivost, na jednom vodiči. Průtokoměr SM přenáší hodnoty čítače aaktuální rychlost přes jeden výstup prostřednictvím rozhraní IO-Link do řídicího systému.“
Na otázku, zda IO-Link zjednodušuje automatizaci, má Lukas Staedler jednoznačnou odpověď: „Automatizace vpodstatě znamená více úsilí, ale IO-Link přináší jednoznačnou přidanou hodnotu. Po jednom vodiči je možné přenášet několik hodnot signálu. To šetří náklady na montáž. Stejně tak se můžeme podívat na teplotní senzory: Kalibrace probíhá přímo na senzoru, nikoliv pomocí korekčních hodnot vřídicím systému, jak tomu bylo dříve. Takový způsob zjednodušuje programování ovládacích prvků. Celkově vzato jsou výhody rozhraní IO-Link daleko větší.“
Senzor vodivosti LDL200 spolehlivě rozpozná, zda se vpotrubí nachází čistá voda, nebo čisticí prostředky z procesu CIP. Současně měří iteplotu aobě naměřené hodnoty přenáší pomocí rozhraní IO-Link do řídicího systému.
Tlakové senzory typu PM využívají hydrostatický tlak kdetekci hladiny ve vařiči achladicí lázni.
Magmetr SM2100 slouží ke zjištění aktuální rychlosti proudění arovněž celkového množství přiváděné vody. Obě hodnoty jsou přenášeny do řídicího systému pomocí rozhraní IO-Link.
Závěr
Společnost staedler je přesvědčena ovýhodách automatizačních řešení poskytovaných společností ifm. Lukas Staedler to shrnuje následovně: „Se společností ifm jsme velmi spokojeni. Její řešení jsme používali ivdřívějších projektech. Důvodem je hlavně to, že společnost ifm má komplexní koncepci senzorů, ato od induktivních senzorů, magmetrů, teplotních atlakových senzorů až po senzory měřící vodivost. Stručně řečeno: Díky senzorům od společnosti ifm jsme schopni pokrýt všechny naše potřeby vsystému. Dalším důvodem je ideální poměr ceny avýkonu. Pro tento typ systému dávají takové senzory smysl ajsou navíc cenově dostupné. Produkty ifm budeme používat ipro budoucí projekty.“
