staedler automation AG - Датчики контролюють промислові кулінарні системи
Кулінарна система типу staedler CK1600, виробництва staedler automation AG. Ця система буде використовуватися для приготування шпецле.
Шпецле „al dente“
Приготувати тісто в гарячій воді, злийте воду і залийте холодною водою, готове. Spaetzle приготувач від Staedler використовує той самий метод, який ми всі знаємо з дому, але на промислових розмірах, точно контрольованих за допомогою датчиків від ifm, щоб гарантувати, що якість продукту залишається на високому рівні.
staedler automation AG розташована в Хенау, Швейцарія, і має більш ніж 10-річний досвід виробництва систем для автоматизації технологічних процесів. Для харчової промисловості вони також виробляють повністю автоматизовані кулінарні системи. Система, проілюстрована тут, призначена для клієнта, який виготовляє шпецле, особливу південнонімецьку пасту. Лукас Штедлер, CEO staedler automation AG, пояснює, як працює система: "Уявіть собі каструлю, яка постійно рухається. Це означає, що свіже тісто завантажується на початку варильної лінії та пропускається через неї протягом певного періоду, щоб наприкінці ви отримали продукт, який приготований до потрібного ступеня. Використовуючи визначений час приготування, ми забезпечуємо постійну якість продукту.“
Продукти, які готуються, переміщуються в гарячу воду за допомогою лопатки. Оскільки під час приготування між машиною та продуктом майже немає механічних контактів, це мінімізує будь-які пошкодження продукту. В кінці процесу приготування продукт швидко переміщується через край водоспаду в зону охолодження. Бланшування холодною водою зупиняє подальше приготування продукту.
"В принципі, такі системи можуть готувати все, що плаває", - підкреслює Лукас Штедлер. "На цій спеціальній лінії ми обробляємо свіжу пасту, таку як равіолі, тортеліні або, в даному випадку, шпецле. Але це також може бути холодне м'ясо або овочі. Ця система досягає продуктивності 2,5 тонни продукції на годину“.
Підтримання точної температури
Коли ми готуємо вдома і бачимо, що вода закипає, ми знаємо, що це правильна температура, проте в промислових процесах приготування їжі температура повинна бути більш точною. Тільки так можна забезпечити постійну якість продукції, якої вимагає клієнт.
У цій системі температура вимірюється у двох точках, що забезпечують найважливіші значення процесу, також відомі як критичні контрольні точки, скорочено CCP. Однією з них є температура води, яка майже кипить. У цьому випадку вона повинна бути точно 95°C. Інша - це температура охолоджувальної ванни, де процес приготування зупиняється. Два температурні датчики контролюють теплообмінник, забезпечуючи точну температуру.
Малюнок 1: Температурні датчики типу TA контролюють необхідні значення температури як у варильній камері, так і в охолоджувальній ванні. Малюнок 2: Буде використано в майбутньому staedler: Датчик температури TCC має функцію самоконтролю, що означає, що інтервали калібрування можна подовжити. Відхилення в точності розпізнаються автоматично і сигналізуються за допомогою перемикаючого сигналу і світлодіода.
Для цих критичних точок staedler покладається на датчики температури типу TA2502 від ifm. Ці датчики мають високоточний, швидко реагуючий Pt1000-вимірювальний елемент, що охоплює широкий температурний діапазон -50 ... 200 °C. Також датчики мають високу повторюваність і тривалу стабільність, що є передумовами для оптимальної та стабільної якості продукції.
У майбутньому staedler планує використовувати датчики температури з самоконтролем типу TCC від ifm для моніторингу цих точок. Особливість цього пристрою: Він має два незалежні вимірювальні елементи з протилежними температурними характеристиками, які протидіють один одному. Таким чином, відхилення в точності розпізнаються негайно та сигналізуються сигналами перемикання тривоги. Вони також чітко візуалізуються за допомогою світлодіода безпосередньо на пристрої. Це значно спрощує забезпечення надійної якості продукції, оскільки в проміжках між калібруваннями температура завжди залишається безпечною, доки датчик не виявить дрейф, про яке він потім сигналізує. З іншими промисловими датчиками температури відхилення температури або дрейф можуть виникнути навіть через день після калібрування. Вони не розпізнаються і виявляються лише під час наступного калібрування. У найгіршому випадку це буде дороге відкликання продукції, що негативно вплине на репутацію виробника.
Моніторинг процесу CIP-очищення за допомогою провідності
Після кожного виробничого завантаження система проходить процес CIP-очищення. Окремий насос використовується для промивання продуктових ліній лужними та кислотними очисними засобами. Потім вони промиваються чистою водою перед повторним запуском виробництва. Під час цього процесу датчик провідності ifm LDL200 відіграє важливу роль. На основі точного вимірювання провідності можна підтвердити, чи містить лінія очисний засіб і в якій концентрації. Відповідно до вимірюваних значень система керування розпізнає, наприклад, чи потрібно додати додаткові миючі засоби або чи відбулося попереднє, проміжне та остаточне промивання. Завершальним етапом процесу очищення є промивання чистою водою. Тільки після досягнення точної провідності кінцевої промивної води система запускається у виробництво. Це забезпечує чітке розділення фаз під час CIP-процесу.
Одночасно з провідністю LDL200 вимірює температуру середовища та передає значення за допомогою протоколу зв’язку IO-Link до системи керування. Він також використовується для керування теплообмінником, щоб гарантувати, що він завжди має достатньо енергії для регулювання температури окропу.
Рівень з одного погляду
Система має два великі резервуари для води: Ванна з гарячою водою і охолоджувальна ванна в кінці процесу. Датчики тиску встановлені на дні кожного резервуара. Вони використовуються для вимірювання гідростатичного тиску. Датчики ifm, які використовуються, мають ідеальний діапазон тиску 100 мбар … 2,5 бар. Вони визначають точний рівень і використовуються для його регулювання. Таким чином, можна уникнути переповнення резервуара, коли він знову наповнюється водою.
Виявлення водопостачання
Вода втрачається в процесі приготування. Однією з причин є те, що сам продукт, в даному випадку шпецле, поглинає воду, а також вода виходить у вигляді пари під час процесу приготування. З цих причин воду потрібно постійно додавати.
Лукас Штедлер: „Ми використовуємо магнітометр SM2100 від ifm для регулювання поповнення запасів води. Він постійно вимірює потік протягом процесу приготування.
Це відбувається у взаємодії з датчиками рівня. Коли датчики рівня сигналізують про те, що рівень води знижується, додається свіжа вода, і витратомір визначає, скільки води було втрачено, поглинувши продуктом або у вигляді пари.
Вода також втрачається під час видалення залишкового мулу. Використану воду зливають і додають свіжу. Це відбувається протягом певного часу, який визначається рецептом. Також у цьому випадку SM використовується для вимірювання кількості води, яку потрібно додати.“
Витратомір також відіграє важливу роль під час процесу очищення, оскільки він контролює кількість свіжої води, використаної для промивання. При цьому забезпечується прозорість протягом усього процесу приготування.
Контроль положення за допомогою індуктивних датчиків
Також встановлені індуктивні датчики для визначення положення. Незважаючи на те, що вони не є безпосередньою частиною процесу приготування, вони виконують важливу функцію контролю. Охолоджувальна стрічка, за допомогою якої продукт переміщується в охолоджувальну ванну і з неї, може бути витягнута з ванни за допомогою підйомника для ручного очищення. Два індуктивні датчики використовуються для безконтактного визначення верхнього і нижнього положення. Вони також гарантують, що систему можна перезапустити лише тоді, коли стрічка знаходиться в правильному нижньому положенні.
Третій індуктивний датчик встановлений на щілинному екрані. Він також вилучається для ручного очищення. Перед тим, як продовжити виробництво, датчик перевіряє, чи правильно він встановлений.
Малюнок 1: Охолоджувальну стрічку можна підняти для очищення за допомогою шківа. Індуктивні датчики використовуються для визначення відповідного верхнього і нижнього положення. Малюнок 2: Після того, як щілинний екран був очищений вручну і повернутий на місце, виробництво може бути відновлено тільки після того, як воно буде розблоковане індуктивним датчиком.
Зв'язок з датчиками за допомогою IO-Link
Усі датчики підключаються до системи керування через IO-Link. Цифровий протокол зв'язку передає виміряні значення в систему керування в цифровому вигляді. Це означає, що помилки вимірювання, спричинені втратами при перетворенні, надійно виключені. Однак, IO-Link може більше.
Лукас Штедлер: "Кожен датчик, який є CCP датчиком, повинен перевірятися щорічно або щопівроку. Температурні датчики поміщаються в рідину з референтною температурою і калібруються. Ми калібруємо датчики температури, використовуючи IO-Link.“
З датчиком провідності LDL ми використовуємо обидва значення процесу, температуру та провідність по одному дроту. Витратомір SM передає значення лічильника, а також поточну швидкість через один вихід через IO-Link до системи керування“
У відповідь на питання, чи спрощує IO-Link автоматизацію, Лукас Штедлер має чітку думку: "Загалом автоматизація означає більше зусиль, але IO-Link забезпечує певну додаткову цінність. По одному проводу можна передати кілька значень сигналу. Це економить витрати на монтаж. Або якщо ми подивимося на датчики температури: Калібрування відбувається безпосередньо на датчику, а не як раніше з використанням коригувальних значень в системі керування. Це спрощує програмування елементів керування. Загалом, переваги IO-Link значно більші.“
Датчик провідності LDL200 надійно розпізнає, чи є в лініях чиста вода або мийні засоби з CIP процесу. Одночасно він також вимірює температуру та передає обидва виміряні значення за допомогою IO-Link до системи керування.
Датчики тиску типу PM використовують гідростатичний тиск для визначення рівня в варильні та охолоджувальній ванні.
Магнітометр SM2100 використовується для визначення поточної швидкості потоку, а також загальної кількості води, що подається. Обидва значення передаються за допомогою IO-Link до системи керування.
Висновок
staedler переконаний у рішеннях автоматизації, наданих ifm. Лукас Штедлер підсумовує: "Ми дуже задоволені ifm. Ми також використовували ifm у попередніх проектах. Причина в тому, що ifm має комплексну концепцію датчиків, від індуктивних датчиків, магнітометрів, датчиків температури, датчиків тиску до вимірювання провідності. Коротко: Ми можемо покрити всі наші потреби в системі за допомогою датчиків ifm. Ще одна причина полягає в правильному співвідношенні ціни та якості. Датчики є доцільними для такого типу системи та доступні за ціною. Ми також будемо використовувати ifm для майбутніх проектів.”
