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  1. moneo:IIoTプラットフォーム
  2. ユースケース

moneo|RTMを使用するCIPプラントの体積流量の監視

食品・飲料産業における洗浄プロセスの制御

牛乳など、食用を目的とした生物学的物質を処理する際は、厳格な衛生管理が非常に重要です。完璧な洗浄結果のための決定的要因の1つは、流れ、つまり機械的作用です。

初期状態:

ifmは、お客様自身のCIPプラントを使用して、実際の環境でプロセスセンサを試験します。moneoを導入する前、プラントはアナログ信号で運用され、PLC経由で制御されていました。プロセスの視覚化は、プラントのHMIでのみ可能でした。監視はアナログ4~20mA信号値に制限されていました。

プロジェクトの目的:

既存のアナログ流体センサをIO-Linkマスタ経由でmoneoシステムに接続することで、もう1つのプロセス分析ステップが追加されます。これによりプロセスの品質が向上し、全体的なプロセスの透明性が生まれます。

実装:

moneoは既に、中央サーバにインストールされ、moneo|RTMをはじめとする必要なモジュールが使用できる状態です。IO-Linkマスタは社内VLAN経由でサーバに接続されます。

流量の記録には、設置済みのEndress & Hauser社のアナログセンサ(Promag 50)が使用されました。改造により、IO-Link対応になりました(ifm Yパス)。アナログ信号用の分析システムとディスプレイ(DP2200)が使用されました。これはアナログ入力4~20mAです。信号は装置を介してループできるため、プラントのPLCでも引き続き利用できます。これにより、プラント制御に影響することなく簡単に統合です。

その結果、

  • データ記録の透明性が向上し、最適化が可能になりました。
  • プラントのアップタイムの増加により、全体的なプロセスが向上しました。
  • 内蔵アラーム管理により、プロセスパラメータの変化に迅速に対応でき、メンテナンスが最適化されます。
  • これら全ての対策により、プロセスと製品の品質が向上します。
  • moneo|RTMは詳細なプロセス視覚化を実現します。

結論:

プラントは、既存のPLCやソフトウェアに変更を加えたり介入したりすることなく、デジタル化に成功しました。

システムの構造

ifm moneo | RTM - system build
  1. アナログ出力4~20mAの流体センサ
  2. アナログ信号用の表示付きコンバータ(DP2200)
  3. Yパス
  4. プラント制御
  5. IO-Linkマスタ(AL1351など)

ダッシュボード

moneoダッシュボードには、このプラントの重要なプロセス値の概要が示されます。次のダッシュボードに、入口側の主要なパラメータ(流量、温度、導電率)が表示されます。

ifm moneo - CIP flow dashboard 1
  1. 供給ポンプでの圧力(単位mPa)
  2. 入口側導電率(単位µS/cm)
  3. 流量(単位L/min)
  4. 流速(単位m/s)
  5. 熱交換器前の入口側温度(単位℃)
  6. 熱交換器後の入口側温度(単位℃)

もう1つのダッシュボードに、流量に関する詳細が表示されます。

ifm moneo - CIP flow dashboard 2
  1. 供給ポンプでの現在の圧力(単位mPa)
  2. ポンプ圧力と流量を線グラフで比較
  3. DP2200入力信号の生データ(単位mA)
  4. 現在のアナログ値から計算された流量(単位L/min)
  5. 流量から計算された流速(単位m/s)

分析

分析機能により、タンクレベルを詳細に分析できます。レベル値は永続的に記録され、数日後、数週間後、数か月後でもチェックできます。たとえば漏れに関する結論がここから分かります。

ifm moneo - CIP flow analysis
  1. 供給ポンプでの圧力(単位mPa)
  2. 流量(L/min)

計算値:

さらに、次の値が流量に基づいて計算されます。

現在の流量(単位L/min)

アナログセンサの開始値と停止値は、データシートを使用して判定されました。

  • 開始値4mA = 0 L/min
  • 停止値20mA = 200 L/min

これにより、1mA当たりの流量値が12.5 L/minになります。

この1mA当たり12.5 L/minが、現在計算の係数として使用されています。

ifm moneo - CIP calculated values
  1. 現在の電流値(単位mA)
  2. 係数1mA当たり12.5 L/min
  3. 4~20mAから0~16mAに変換するためのオフセット-4
  4. 電流値の増幅率
  5. 計算結果(単位L/min)

流量(L/min)から速度(m/s)への変換

流速は洗浄プロセスが適切に完了するための重要なパラメータです。この値は、現在の流量とパイプの一定の断面積を元に判定できます。

V=速度、メートル毎秒 [m/s]

Q = 流量、毎秒立方メートル[m³/s]

A = 断面積、平方メートル[m²]

パイプ半径0.02m、流量200L/minの場合の例:

ifm moneo - CIP calculated values 2
  1. 現在の流量(単位L/min)
  2. L/minをm³/sに変換するための係数(1分= 60秒、1,000リットル= 1m³)
  3. パイプラインの一定の半径(単位m)
  4. 定数π(3.1415)
  5. 流量(L/min)を60,000で除算すると流量(m³/s)が得られる
  6. 半径の二乗(r²)
  7. r²xπの結果、断面積(単位m²)
  8. 流量(m³/s)を断面積(m²)で除算
  9. 計算結果(単位m/s)