- moneo: plataforma IIoT
- Casos prácticos
Supervisión de temperatura en una instalación CIP
Una instalación CIP es una instalación de proceso, habitual p. ej. en la industria alimentaria y de bebidas, que es sometida a una limpieza in situ (CIP). Cuando se procesan sustancias orgánicas para el consumo, como la leche, es necesario un alto grado de higiene para evitar que los gérmenes nocivos pasen a los productos y pongan en peligro la salud de los consumidores. Los depósitos, generalmente tanques, son demasiado grandes, por lo que desmontarlos para su limpieza suele requerir demasiado tiempo e incluso a veces no es posible. En la limpieza in situ, existen varios pasos del proceso que son imprescindibles para la higiene requerida. La temperatura y la duración de calentamiento son decisivas para un resultado de limpieza óptimo, al igual que ocurre en el ciclo de lavado con agua caliente de una lavadora doméstica. Para que el proceso de limpieza funcione correctamente, es necesario garantizar que se han alcanzado los parámetros necesarios (temperatura) en toda la instalación, ya que, de lo contrario, habría que repetir este proceso tan costoso (energía, productos químicos e interrupción de producción).
Situación inicial:
En su propia instalación CIP, ifm prueba sensores de proceso en un entorno real. Antes de utilizar moneo, la instalación solo funcionaba a través de señales analógicas y se controlaba mediante un PLC. El análisis a través del PLC siempre resultaba difícil. La visualización del proceso solo era posible in situ en la pantalla HMI de la instalación, al igual que la parametrización de los sensores solo era posible directamente en el sensor. La supervisión se realizaba exclusivamente a través del valor de corriente analógico de 4...20 mA.
Objetivo del proyecto:
El objetivo era registrar y analizar los datos de temperatura. El registro de la temperatura en los puntos de entrada y salida de la instalación se utiliza para determinar la diferencia de temperatura. Esta se considera un indicador fiable de que se ha alcanzado la temperatura deseada en el proceso. Esto es crucial para la desinfección de la instalación mediante calor. Si las temperaturas en los dos puntos son prácticamente idénticas, se puede considerar que todas las zonas han sido desinfectadas correctamente.
El sistema de control existente se mantendrá sin cambios. En caso de que la instalación se amplíe, los datos se transmitirán a moneo RTM a través de equipos IO-Link.
Ejecución:
moneo se instaló en un servidor central existente de ifm prover y se activaron los módulos necesarios, incluido moneo RTM.
Para registrar los valores en la entrada y en la salida, en cada punto se instaló un sensor de temperatura con autosupervisión. Ambos sensores se conectaron a un maestro IO-Link con puerto IoT. Tras conectar este maestro a la red de la empresa a través de Ethernet, los valores del proceso de los sensores se transfieren automáticamente cada segundo a moneo RTM.
La instalación puede ampliarse en cualquier momento con equipos IO-Link adicionales para recopilar y evaluar más datos del proceso. El software ofrece la correspondiente escalabilidad.
Proyecto completado con éxito:
El software calcula los valores del proceso, como p. ej. la diferencia de temperatura. De este modo, se puede determinar si la desinfección se ha realizado correctamente y si es necesario tomar medidas adicionales. Desde la ampliación, los datos se pueden registrar sin interrupciones. El análisis de la información permite optimizar los procesos para aumentar la disponibilidad de la instalación.
Conclusión:
Sin tener que realizar ningún cambio o intervención en el PLC o en el software, la instalación se ha digitalizado con éxito.
Panel de control
La información relevante de cada sensor puede visualizarse de forma rápida y sencilla en el panel de control inteligente. La visualización de los valores actuales del proceso se puede personalizar gracias a los instrumentos predefinidos, por ejemplo, en forma de termómetro o diagrama de líneas, y además se pueden insertar directamente gráficos en formato estándar (PNG, JPEG, GIF...). El usuario puede navegar entre los diferentes paneles de control a través de los marcadores del navegador.
En la siguiente imagen se visualiza el conjunto de la instalación en el panel de control. Los marcadores del navegador enlazan directamente con otros paneles de control con más detalles sobre el área correspondiente:
- Objeto de navegación como enlace a otros paneles de control
- Instrumento en forma de semáforo para indicar el estado de los tanques 1 a 4
El panel de control visualiza las temperaturas de entrada y salida. A partir de los valores calculados, también se determinó la diferencia de temperatura entre los sensores y se visualizó en forma de termómetro y diagrama de líneas.
- Valor de temperatura en la entrada
- Diferencia de temperatura entre la entrada y la salida
- Valor de temperatura en la salida
- Diagrama con temperatura de entrada, de salida y diferencia de temperaturas
- Estado actual de calibración del TCC
Análisis
Aquí se realiza un análisis posterior de los datos registrados y se puede seguir el proceso en detalle, por ejemplo, para determinar los tiempos de los procesos de lavado y ajustarlos si es necesario. Como moneo RTM registra automáticamente la información en cuanto se activan los sensores en la ruta topológica, los datos están disponibles inmediatamente.
El siguiente análisis muestra el proceso de calentamiento. El sensor de temperatura en la entrada (1) muestra pequeñas fluctuaciones en el valor de temperatura, las cuales son generadas por la regulación del intercambiador de calor de vapor. La temperatura en la salida aumenta con retardo.
- Temperatura en la entrada
- Temperatura en la salida
Los análisis se pueden diseñar de forma personalizada mediante la función de arrastrar y soltar. Los diferentes valores del proceso (por ejemplo, la temperatura o la conductividad) se pueden combinar y analizar conjuntamente.
La función ofrece además la opción de exportar conjuntos de datos para su posterior análisis o para la documentación del proceso.
Ejemplo de exportación de datos como archivo 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
Tareas y tickets / valores límites
Una de las funciones que ofrece el sensor de temperatura utilizado (TCC) es el control de calibración. Mediante dos elementos sensores diferentes acoplados térmicamente (elemento de medición y de referencia), el equipo detecta automáticamente una diferencia de temperatura durante la medición. El valor del proceso es proporcionado por el sensor a través de la salida analógica. El valor de referencia se utiliza para comparar y comprobar el valor del proceso. Si la diferencia de temperatura entre el valor del proceso y el valor de referencia supera el valor establecido como límite de control de calibración [ccL], el estado CC se ajusta consecuentemente (0 = aviso de control de calibración, 1 = funcionamiento normal). En los valores límite, se supervisa si no se ha alcanzado el valor del proceso correspondiente. Si el estado CC alcanza el valor 0, se genera un ticket de alarma.
Además, también se puede generar una alarma si la diferencia de temperatura es demasiado grande. Esto es un indicador de que el proceso de limpieza no puede completarse correctamente.
Valores límite combinados
Para los valores calculados también se pueden establecer valores límite. El valor calculado en este ejemplo se utiliza para controlar la diferencia de temperatura actual en función de la temperatura en la entrada. Para ello, se comprueba si la temperatura en la entrada es superior a 80°C (5). Si es inferior a 80°C (5), se emite el valor de 20°C (6), si es superior a 80°C, se emite la diferencia de temperatura actual entre la entrada y la salida (6).
- Valor de temperatura en la entrada <80°C (20K)
- Diferencia de temperatura entre la entrada y la salida
- Valor de temperatura en la entrada
- Valor comparativo de la temperatura en la entrada (80°C)
- Bloque funcional de comparación
- Bloque funcional de multiplexor
- Salida de temperatura (<80°C = 20K; >80°C = diferencia de temperatura actual)
Este valor calculado puede utilizarse ahora para la supervisión de la instalación. Para ello se establecen los límites de aviso (1) y de alarma (3). Si la temperatura en la entrada es superior a 80°C y la diferencia de temperatura es superior a 5K (1) o superior a 10K (3), se genera un mensaje correspondiente. Como la diferencia de temperatura se desarrolla lentamente debido al proceso, también se activa un retardo (2 / 4), por lo que 1 ciclo de actualización corresponde aproximadamente a 1 segundo. En esta configuración, por ejemplo, se genera un aviso si la diferencia de temperatura de 10K no se ha alcanzado después de 300 segundos (5 min). Si después de 600 segundos (10 min) no se ha alcanzado la diferencia de 5K (3), se genera una alarma.
- Límites de aviso de temperatura
- Retardo de respuesta para el aviso
- Límites de alarma de temperatura
- Retardo de respuesta para la alarma
Administración de reglas de procesamiento de tickets
Esta función permite definir lo que debe ocurrir en caso de un aviso o alarma, aparte de la creación del ticket. En este caso, se informa a un grupo destinatario del servicio de mantenimiento de que se ha activado la función de control de calibración del sensor. Esto permite reaccionar rápidamente e iniciar una calibración.
Valores calculados
La función de valores calculados permite seguir procesando los valores del proceso y realizar cálculos comparativos. Cuando se utiliza en una instalación CIP, la función se utiliza para determinar la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida.
Diferencia de temperatura [∆T]= temperatura ambiente [T2]-temperatura en el interior del armario de control [T1]
- Temperatura de entrada [T2]
- Temperatura de salida [T1]
- Bloque funcional: resta
- Diferencia de temperatura [∆T]
