Staedler automation AG – Сензори за наблюдение на промишлени системи за готвене
Готварска система тип staedler CK1600, произведена от Staedler automation AG. Тази система ще се използва за приготвяне на spaetzle (шпецле).
Spaetzle „al dente“
Сварете тестото в гореща вода, отцедете и освежете със студена вода, и - готово. Готварската печка spaetzle от staedler използва същия метод, който всички познаваме от дома, но в индустриални размери, точно контролиран с помощта на сензори от ifm – за да се гарантира, че качеството на продукта остава на високо ниво.
staedler automation AG се намира в Henau (Хенау), Швейцария и има над 10 години опит в производството на системи за автоматизация на процеси. За хранително-вкусовата промишленост произвеждат и напълно автоматизирани системи за готвене. Илюстрираната тук система е за клиент, който прави шпецле (spaetzle), специална южногерманска паста. Лукас Щедлер, главен изпълнителен директор на staedler automation AG, обяснява как работи системата: „Трябва да си представите тенджера, която непрекъснато е в движение. Това означава, че прясното тесто се зарежда в началото на линията за готвене и преминава през определен период, така че накрая да имате продукт, който е изпечен до правилната степен. Използвайки определено време за готвене, ние гарантираме постоянно качество на продукта.“
Храната, която се готви, се прехвърля в гореща вода с помощта на лопатка. Тъй като почти няма никакви механични контакти между машината и продукта по време на процеса на готвене, това свежда до минимум всяка повреда на продукта. В края на процеса на готвене, продуктът се прехвърля бързо над водопадния ръб към зоната за охлаждане. Това бланширане със студена вода спира по-нататъшното варене на продукта.
„По принцип системи като тази могат да приготвят всичко, което плава“, подчертава Лукас Щедлер. „ В тази специфична линия обработваме прясна паста като равиоли, тортелини или в този случай шпецле. Но може да са и студени меса или зеленчуци. Тази система достига производителност от 2,5 тона на час“.
Поддържане на точната температура
Когато готвим у дома и видим, че водата започва да кипи, ние знаем, че това е правилната температура, но при индустриалните процеси на готвене използваните температури трябва да са по-точни. Само по този начин е възможно да се осигури постоянното качество на продукта, което клиентът изисква.
В тази система температурата се измерва в две точки, осигуряващи най-важните стойности на процеса, известни също като критични контролни точки, накратко CCP. Едната е температурата на водата, която е почти кипяща. В този случай тя трябва да бъде точно 95°C. Другата е температурата на охлаждащата вана, където процесът на готвене е спрян. Двата температурни сензора контролират топлообменника, осигурявайки точните температури.
Снимка 1: Температурните сензори тип TA следят необходимите температурни стойности в печката, както и в охлаждащата вана. Снимка 2: Ще се използва в бъдеще от Staedler: Температурният сензор TCC се самоконтролира, което означава, че интервалите на калибриране могат да бъдат удължени. Отклоненията в точността се разпознават автоматично и се сигнализират чрез превключващ сигнал и светодиод.
За тези критични точки Staedler разчита на температурните сензори тип TA2502 от ifm. Тези сензори имат високоточен, бърз отговор от Pt1000-измервателния елемент, покриващ широк температурен диапазон от -50 … 200 °C. Също така сензорите имат висока повторяемост и дългосрочна стабилност, които са предпоставка за оптимално и стабилно качество на продукта.
В бъдеще Staedler планира да използва самоконтролиращите се температурни сензори тип TCC от ifm за наблюдение на тези точки. Специалната характеристика на това устройство: Има два независими измервателни елемента с противоположни температурни характеристики, които си противодействат. По този начин отклоненията в точността се разпознават незабавно и се сигнализират чрез алармени превключващи сигнали. Те също така се визуализират ясно чрез светодиод директно върху устройството. Това значително опростява надеждното качество на продукта, тъй като между интервалите на калибриране температурата е безопасна през цялото време, докато сензорът не открие отклонение, за което след това сигнализира. При други промишлени температурни сензори отклонения в температурата или дрейф могат да възникнат дори един ден след извършване на калибрирането. Те не се разпознават и се откриват само по време на следващото калибриране. В най-лошия случай ще се наложи изтегляне на скъп продукт, което би имало отрицателен ефект върху репутацията на производителя.
Мониторинг на процеса на CIP почистване с проводимост
След всяко производствено зареждане системата преминава през процес на CIP почистване. Отделна помпа се използва за изплакване на продуктовите линии с алкални и киселинни почистващи препарати. След това те се изплакват с чиста вода, преди производството да бъде рестартирано. По време на този процес ifm сензорът за проводимост LDL200 играе важна роля. Въз основа на прецизно измерване на проводимостта е възможно да се потвърди дали линията съдържа почистващ агент и в каква концентрация. Според стойностите на измерването системата за управление разпознава, например, дали трябва да се добавят допълнителни почистващи препарати или дали е извършено предварителното, междинното и окончателното изплакване. Последният етап от процеса на почистване е изплакване с чиста вода. Само когато се достигне точната проводимост на водата за крайното изплакване, системата се пуска за производство. Това гарантира ясно разделяне на фазите по време на CIP процеса.
Едновременно с проводимостта LDL200 измерва температурата на средата и прехвърля стойностите чрез комуникационния протокол IO-Link към системата за управление. Това се използва и за управление на топлообменника, за да се гарантира, че винаги има достатъчно енергия за регулиране на температурата на врящата вода.
Ниво с един поглед
Системата разполага с два големи резервоара за вода: Ваната с гореща вода и охлаждащата вана в края на процеса. На дъното на всеки резервоар са монтирани сензори за налягане. Използват се за измерване на хидростатичното налягане. Сензорите от ifm, които се използват, имат идеален диапазон на налягане 100 mbar … 2,5 bar. Те определят точното ниво и се използват за регулирането му. Следователно е възможно да се избегне препълването на резервоара, когато се напълни отново с вода.
Откриване на водоснабдяване
Водата се губи по време на процеса на готвене. Една от причините е, че самият продукт, в този случай шпецле, абсорбира водата, а също и водата излиза под формата на пара по време на процеса на готвене. Поради тези причини трябва непрекъснато да се добавя вода.
Lukas Staedler (Лукас Щедлер): „Ние използваме магметър SM2100 от ifm, за да регулираме попълването на прясна вода. Той непрекъснато измерва потока по време на процеса на готвене.
Това става заедно със сензорите за ниво. Когато сензорите за ниво сигнализират, че нивото на водата намалява, тогава се добавя прясна вода и разходомерът определя колко вода е изгубена, абсорбирана от продукта или отделена като пара.
Водата се губи и при отстраняването на остатъчната утайка. Използваната вода се оттича и се добавя прясна вода. Това се случва през времевия период, който се определя от рецептата. Също така в този случай SM се използва за измерване на количеството вода, което трябва да се добави.“
Разходомерът също играе важна роля по време на процеса на почистване, тъй като следи количеството прясна вода, използвано за изплакване. По този начин се осигурява прозрачност през целия процес на готвене.
Мониторинг на позицията с индуктивни сензори
Монтирани са и индуктивни сензори за позициониране. Въпреки че не са пряка част от процеса на готвене, те имат важна функция за наблюдение. Охлаждащата лента, с която продуктът се пренася към и от охлаждащата вана, може да бъде повдигната от ваната с помощта на повдигач с цел ръчно почистване. Използват се два индуктивни сензора за безконтактно отчитане на горна и долна позиция. Те също така гарантират, че системата може да се рестартира само ако лентата е в правилната долна позиция.
Трети индуктивен сензор е монтиран на екрана на слота. Той също се отстранява за целите на ръчното почистване. Сензорът проверява дали е монтиран правилно, преди производството да може да бъде подновено.
Снимка 1: Охлаждащата лента може да се извади за целите на почистването с помощта на макара. Индуктивните сензори се използват за откриване на съответната горна и долна позиция. Снимка 2: След като екранът на слота е почистен ръчно и върнат на място, производството може да бъде възобновено само след като бъде освободено от индуктивния сензор.
Сензорна комуникация чрез IO-Link
Всички сензори са свързани към системата за управление чрез IO-Link. Този цифров комуникационен протокол прехвърля стойностите на измерване към системата за управление в цифров вид. Това означава, че грешките в измерването, причинени от загуба на преобразуване, са надеждно избегнати. Въпреки това, IO-Link може да направи повече.
Lukas Staedler (Лукас Щедлер): „Всеки сензор, който е CCP сензор, трябва да се проверява на годишна или шестмесечна база. Температурните сензори се поставят в течност със стандартна температура и се калибрират. Ние калибрираме температурните сензори с помощта на IO-Link.“
Със сензора за проводимост LDL ние използваме и двете стойности на процеса, температура и проводимост по един проводник. Разходомерът SM прехвърля стойностите на брояча, както и текущата скорост през един изход чрез IO-Link към системата за управление.“
В отговор на въпроса дали IO-Link опростява автоматизацията, Лукас Щедлер изразява ясно мнение: „По принцип автоматизацията означава повече усилия, но IO-Link осигурява определена добавена стойност. Възможно е да се прехвърлят няколко стойности на сигнала по един проводник. Това спестява разходи за монтаж. Или ако погледнем температурните сензори: Калибрирането се извършва директно върху сензора, а не както преди с помощта на коригиращи стойности в контролната системата. Това опростява програмирането на контролните уреди. Като цяло предимствата на IO-Link са много по-големи.“
Сензорът за проводимост LDL200 надеждно разпознава дали в линиите има чиста вода или почистващи препарати от CIP процеса. Едновременно с това измерва температурата и прехвърля двете измерени стойности чрез IO-Link към системата за управление.
Сензорите за налягане тип PM използват хидростатичното налягане, за да открият нивото в печката и охлаждащата вана.
Магметърът SM2100 се използва за откриване на текущата скорост на потока, както и на общото количество захранваща вода. И двете стойности се прехвърлят с помощта на IO-Link към системата за управление.
Заключение
staedler е убеден от решенията за автоматизация, предоставени от ifm. Лукас Щедлер обобщава: „Ние сме много доволни от ifm. Ние също използвахме ifm в предишни проекти. Причината е, че ifm има цялостна сензорна концепция, от индуктивни сензори, магметри, температурни сензори, сензори за налягане за измерване на проводимост. Накратко: Ние можем да покрием всички наши нужди в системата със сензори от ifm. Друга причина е, че съотношението цена/качество е правилно. Сензорите имат смисъл за този тип система и също са достъпни. Ще използваме ifm и за бъдещи проекти.“
