- moneo: IIoT platform
- Use cases
Overvågning af temperatur i et CIP-anlæg
Et CIP-anlæg er et forarbejdningsanlæg, normalt inden for føde- og drikkevareindustrien, som gennemgår gennemskylning/rengøring (CIP). Ved bearbejdning af biologiske stoffer (f.eks. mælk), som beregnet til indtagelse, er det utrolig vigtigt med streng hygiejne for at forhindre introduktion af skadelige mikrober og baciller, der kan udgøre en fare for forbrugernes helbred. I de fleste tilfælde er beholderne (normalt tanke) for store til at blive adskilt med henblik på rengøring. En CIP-cyklus består af flere obligatoriske trin, hvor målet er optimal hygiejne. Temperaturen og varigheden af opvarmning har stor betydning for bedst mulig rengøring og kan sammenlignes med varmtvandscyklussen for en vaskemaskine. De påkrævede parametre (temperatur) skal nås inden for hele anlægget for at sikre komplet rengøring. Ellers skal den dyre proces gentages (energi, kemikalier og produktionstab).
Oprindelige situation:
ifm udfører test med processensorer i realistiske omgivelser ved hjælp af deres eget CIP-anlæg. Før introduktionen af moneo blev anlægget styret vha. analoge signaler og kontrolleret vha. en PLC. Det viste sig at være svært at foretage analyser vha. PLC. Processen kunne kun visualiseres direkte på HMI for anlægget, og det var kun muligt at foretage indstilling af parametre direkte på sensorerne. Overvågning blev begrænset til den analoge 4...20 mA signalværdi.
Projektets mål:
Fokus var på optagelse og analyse af temperaturdataene. Temperaturen ved anlæggets indløb og udløb skulle måles for at bestemme temperaturforskellen. Den anses for at være en pålidelig indikator for, om den ønskede procestemperatur er nået. Dette er afgørende ved desinfektion af anlægget ved hjælp af rengøringsløsninger med opvarmning. Hvis temperaturen er næsten identisk ved de to punkter, kan det antages, at desinfektion af alle områder er lykkedes.
Den eksisterende PLC forbliver uændret. Med udvidelsen af anlægget vil data blive overført til moneo RTM via IO-Link-enheder.
Implementering:
moneo blev installeret på en eksisterende central server af ifm prover for at aktivere de påkrævede moduler, herunder moneo RTM.
Der blev installeret to temperatursensorer med selvovervågningsfunktion for at registrere værdierne ved indløbet og udløbet, og de blev sluttet til en IO-Link-master med IoT-port. Efter integration via Ethernet af denne master i virksomhedens netværk overføres procesværdierne for sensorerne automatisk til moneo RTM hvert sekund.
Der kan tilføjes yderligere IO-Link-enheder på et hvilket som helst tidspunkt for at indsamle og evaluere ekstra procesdata takket være softwarens skalerbarhed.
Resultat:
Softwaren beregner procesværdier som f.eks. temperaturforskellen. Det gør det muligt at finde ud af, om desinfektionen har været vellykket, eller om det er nødvendigt med yderligere tiltag. Systemudvidelsen betyder, at dataene nu kan registreres kontinuerligt uden pauser. Dataanalyser bidrager til at optimere processer og øge oppetid for anlæg.
Bundlinjen:
Det lykkedes at digitalisere anlægget uden ændringer eller interventioner i forhold til eksisterende PLC eller software.
Dashboard
Relevant sensorinformation kan ses hurtigt og individuelt via det intelligente dashboard. Præ-konfigurerede instrumenter, såsom termometre eller kurvediagrammer, hjælper med at visualisere aktuelle procesværdier grafisk. Billeder i standardformater (PNG, JPEG, GIF...) kan uploades direkte til dashboardet. Brugere kan nemt navigere mellem forskellige dashboards ved hjælp af navigationsmarkørerne.
De følgende billeder viser dashboard-visualiseringen af hele anlægget. Navigationsmarkørerne linker direkte til andre dashboards, så der er flere oplysninger om det relevante område:
- Navigations-genstands-linkning til andre dashboards
- Trafiklysdisplay til angivelse af status for tank 1 til 4
Dashboardet visualiserer indløbs- og udløbstemperaturen. Desuden er temperaturforskellen mellem sensorerne blevet bestemt ved hjælp af funktionen Beregnede værdier og visualiseres som et termometer og linjediagram.
- Temperatur i indløbet
- Temperaturforskellen mellem indløb og udløb
- Temperatur i udløbet
- Diagram med indløbs- og udløbstemperatur samt temperaturdifferens
- Aktuel kalibreringsstatus for TCC
Analyse
Denne funktion kan bruges til at yderligere analyse af de optagede data og til en mere detaljeret analyse af processen, f.eks. for at bestemme skylletiderne og justere dem, hvis det er nødvendigt. Eftersom moneo RTM automatisk logger oplysninger, så snart sensorerne aktiveres i topologistien, er data tilgængelige med det samme.
Analysen herunder viser opvarmningsprocessen. Temperatursensoren i indløbet (1) indikerer små temperaturudsving, som er forårsaget af kontrollen af dampvarmeveksleren. Temperaturen i udløbet følger den stigende kurve med en vis forsinkelse.
- Temperatur i indløbet
- Temperatur i udløbet
Med brug af træk og slip kan analyser tilpasses, så det er muligt at udføre kombinerede og fælles analyser af forskellige procesværdier (f.eks. temperatur eller konduktivitet).
Desuden er det muligt at eksportere dataposter med henblik på yderligere analyse eller procesdokumentation.
Eksempel på eksporteret CSV-fil:
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
Opgaver og tickets/grænseværdier
Den anvendte temperatursensoren (TCC) har en funktion til kontrol af kalibrering. Den benytter to termisk koblede sensorelementer (måle- og referenceelement) til automatisk at registrere en temperaturforskel. Procesværdien leveres af sensoren via den analoge udgang. Referenceværdien bruges til sammenligning og for at verificere procesværdien. Hvis temperaturforskellen mellem procesværdien og referenceværdien overskrider den værdi, der er angivet som kontrolgrænse for kalibrering [ccL], angives CC-status tilsvarende (0 = advarselsmeddelelse for kontrol af kalibrering, 1 = normal drift). Det overvåges, om procesværdien er under tærskelværdien. Hvis CC-status er 0, genereres en alarmticket.
Der udløses måske også en alarm, hvis forskellen i temperatur er for høj. Dette er en indikation på, at rengøringsprocessen ikke kan gennemføres.
Kombinerede tærskelværdier
Tærskelværdier kan også angives for beregnede værdier. Den beregnede værdi i dette eksempel bruges til at overvåge den aktuelle temperaturforskel som en funktion af temperaturen i indløbet. Det kontrolleres, om temperaturen i indløbet overskrider 80 °C (5). Hvis den ligger under 80 °C (5), leveres værdien på 20 °C (6). Hvis den er over 80 °C, angives den aktuelle temperaturforskel mellem indløbet og udløbet (6).
- Temperaturværdi i indløb < 80 °C (20 K)
- Temperaturforskellen mellem indløb og udløb
- Temperatur i indløbet
- Sammenligningsværdi for indløbstemperatur (80 °C)
- Funktionsblok for sammenligning
- Funktionsblok for signalkontakt
- Temperaturudgang (< 80 °C = 20 K; > 80 °C = aktuel temperaturforskel)
Den beregnede værdi kan nu bruges til overvågning af fabriksanlæg. Til det formål angives tærskelværdierne for advarsel (1) og alarm (3). Hvis temperaturen i indløbet er større end 80 °C, og temperaturforskellen er større end 5 K (1) eller større end 10 K (3), genereres en tilsvarende meddelelse. Da temperaturen reagerer forholdsvis langsomt pga. processen, tilføjes en responstid (2/4). Én opdateringscyklys svarer til ca. 1 sekund. I denne opsætning udløses en advarsel, hvis temperaturforskellen på 10 K ikke nås efter 300 sekunder (5 min.). Hvis forskellen på 5 K (3) ikke nås efter 600 sekunder (10 min.), udløses en alarm.
- Tærskelværdier for temperaturadvarsel
- Advarsel om responstid
- Tærskelværdier for temperaturalarm
- Alarm for responstid
Styring af procesudløsende opgave (ticket) behandlingsforskrifter
Denne funktion kan bruges til at konfigurere, hvad der sker i tilfælde af en advarsel eller en alarm ud over oprettelse af en ticket. I det aktuelle tilfælde informeres en gruppe modtagere i vedligeholdelsesafdelingen om, at funktionen til kontrol af kalibrering af sensoren er blevet udløst. Det gør dem i stand til at reagere hurtigt og igangsætte en kalibrering.
Beregnede værdier
Ved hjælp af funktionen beregnede værdier kan procesværdier behandles yderligere og bruges til beregninger. I tilfældet med CIP-anlægget bruges funktionen til at bestemme temperaturforskellen mellem indløb og udløb.
Temperaturforskellen [∆T]= omgivelsestemperatur [T2] - temperatur inden i styreskabet [T1]
- Indløbstemperatur [T2]
- Udløbstemperatur [T1]
- Funktionsblok: subtraktion
- Temperaturforskel [∆T]
