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  1. moneo: IIoT-Plattform
  2. Use cases

Kontinuierliche Füllstandsmessung an Tanks einer CIP-Anlage mit moneo RTM und Radar-Sensorik

Füllstandüberwachung mit Radar-Sensorik

Messung der Füllstände in Lagertanks einer CIP Testanlage mit Radar-Sensoren und deren Visualisierung, Überwachung und Dokumentation mit moneo RTM.

Die Ausgangslage

Die Tanks werden über zwei Grenzschalter überwacht.
Diese melden der Steuerung per Schaltsignal

  •     ob der Tank leer ist
  •     oder ob der Tank voll ist.

Füllstände dazwischen können damit nicht erfasst werden.
Somit kann nur eingeschränkt erfasst werden, wie viel von welchem Medium tatsächlich momentan zur Verfügung steht.

 

Ziel des Projekts

Ziel des Projekts ist es, die Verfügbarkeit der Anlage sicherzustellen. Mittels Datenerhebung bezüglich der Füllmenge des Reinigungsmediums in den Tanks, sowie daraus abzuleiten, die Organisation zur rechtzeitigen Beschaffung von Nachfüllmedien.

Diese Umsetzung soll ohne Eingriff in die Steuerung der CIP-Anlage stattfinden.

Durch eine kontinuierliche Füllstandsmessung inklusive Datenanalyse wird dies realisiert.

Die Durchführung

Die Software moneo RTM ist zentral auf einem Server installiert.

Jeweils ein Radar Füllstandsensor des Typs LW2720 wurde an den 4 Lagertanks installiert.
Die Daten aus den Radarsensoren werden über einen IO-Link Master per internes VLAN mit dem Server verbunden.

Nach der Installation der Sensoren muss lediglich die Referenzhöhe parametriert werden, dies kann z.B. mit folgenden Tools durchgeführt werden:

  • moneo configure (Bestandteil von moneo, separate Lizenz QMP020 erforderlich)
  • moneo blue App (IO-Link Bluetooth Adapter EIO330 wird zusätzlich benötigt)

Mit der Referenzhöhe wird der Nullpunkt und somit der Bezugspunkt für die Füllstandsmessung definiert.

Der Erfolg

Organisation einer bedarfsgerechten Wartung

Die Verfügbarkeit der Anlage wurde sichergestellt, durch die kontinuierliche Füllstandsmessung und Datenanalyse mit moneo RTM. Sicherstellung von ausreichend Mediummenge im Tank.

Datenerhebung und -Transparenz werden genutzt, um die rechtzeitige Beschaffung von Nachfüllmedien zu organisieren.

Neben der Prozesssicherung, sind weitere Prozessanalysen sowie die Beurteilung der zu erwartenden Verbrauchsmengen mit Hilfe der Historiendaten möglich.

Auf die Daten „Remote“ zugreifen zu können, ist ein weiterer Vorteil für den Einsatz von moneo.

Systemaufbau

  1. IO-Link Master (z.B. AL1351)
  2. Radar Füllstandsensor LW2720

Dashboard

Hier können schnell und einfach anwendungsspezifische Dashboards erstellt werden.
In diesem Fall:

Übersicht aller 4 Tanks mit dem jeweils aktuellen Füllstand und dem Füllvolumen

  1. Füllstand in Meter
  2. Volumen in Liter

Analyse

Über die Analysefunktion kann der Benutzer den Füllstand der Behälter im Detail analysieren. Dadurch das die Füllstandwerte permanent aufgezeichnet werden, können diese Daten auch über Tage, Wochen und Monate betrachtet werden (Historiendaten).

  • Erfahrungswerte über die Verfügbarkeit von Medien.
  • Hier gezeigt: Ermittlung der Zeit für Entleer- oder Befüll-Vorgänge.
  1. Füllstand in Meter
  2. Ermittlung der Zeitspanne eines Entleer Vorgangs

Settings & Rules: Grenzwerte verwalten

Der Füllstand in den Tanks wird mittels statischer Grenzwerte überwacht, hierfür wurden Grenzwerte definiert, die beim Über- oder Unterschreiten eine Warnung oder einen Alarm innerhalb von moneo erzeugen.

  1. moneo „Alarm Typ“ (Alarm/Warnung + Über-/Unterschreitung)
  2. Grenzwert für den jeweiligen „Alarm Typ“
  3. Ansprechverzögerung (Aktualisierungszyklus = ca. 1 Sekunde)

Ticket Verarbeitungsregeln

Über diese Funktion kann einfach definiert werden, was nach dem Auslösen einer Warnung oder eines Alarms geschehen soll, z.B.:

Für Applikationen bei denen z.B. Nachfüllprozesse notwendig sind bietet sich hier eine Optimierung des Nachschubprozesses an.

z.B. Information per E-Mail an definierten Empfängerkreis der Produktionsversorgung, sobald der Füllstand in einem Tank unterschritten wird, um den Nachfüllprozess anzustoßen.

Calculated Values - kalkulierte Werte

Über den Prozesswert des Füllstandsensors hinaus, können mit den kalkulierten Werten in moneo, weitere nützliche Kenngrößen ermittelt werden.

Bei dieser Applikation ist z.B. nicht nur die Füllhöhe von Interesse, sondern auch das Volumen.

Es handelt sich hierbei um stehende Tank-Zylinder. Für diese Tankgeometrie kann das Volumen über die „Grundfläche mal Höhe“ berechnet werden.

Dataflow Modeler

  1. Aktueller Füllstand des Behälters in m
  2. Faktor zur Umrechnung der Einheit der Datenquelle, hier 0,001 = m
  3. Grundfläche des Behälters in mm²
  4. Faktor zur Umrechnung der Einheit des Ausgangs, hier 1.000.000 = Liter
  5. Skalierung der Einheit in mm
  6. Grundfläche in mm² mal Füllstand in mm = Volumen in mm³
  7. Skalierung der Ausgangseinheit von mm³ in Liter (dm³)
  8. Volumen in Liter als Ergebnis der Berechnung

Je nach konkretem Anwendungsfall sind noch weitere Berechnungen denkbar:

  • Berechnung Fehlmenge (Gesamtvolumen des Tanks – aktuelles Volumen)
  • Skalierung Füllhöhe in Prozent
  • Aufaddieren der Gesamtmenge (Volumen Tank 1 + Volumen Tank 2…..), zur Erfassung der Gesamtmenge im Lager z.B. Wein

Konfiguration mit moneo configure

Wenn die entsprechende moneo configure Lizenz aktiviert ist, können in moneo die Sensor-Parameterdaten gelesen und geschrieben werden. Zur Inbetriebnahme des Radar Füllstandsensor ist es notwendig, die Referenzhöhe (Reference high) einzustellen. Diese kann einfach im entsprechenden Parameterfeld eingetragen und auf den Sensor geschrieben werden.

  1. Metadaten des Sensors (Gerätename, Hersteller…)
  2. Parameterdaten des Sensors, zur Konfiguration des Sensors
  3. Livedaten der aktuellen Prozesswerte