Latterie Inalpi Spa – Diagnostica e manutenzione del sistema CIP sono più efficienti con IO-Link
L’impianto installato presso lo stabilimento Inalpi è un CIP standard sul quale il complesso sistema di pompe e valvole per la circolazione dei prodotti chimici è corredato dalla strumentazione per monitorare il processo di pulizia.
Da sempre, ma soprattutto negli ultimi anni, i produttori in ambito lattiero-caseario pongono un’attenzione particolare al sistema di sanificazione degli impianti. Sicurezza, affidabilità e manutenibilità sono caratteristiche fondamentali di un sistema Cleaning In Place. Caratteristiche che LATTERIE INALPI SPA, leader italiano di prodotti lattiero-caseari, ha imposto nei nuovi impianti nel sito di Moretta. Grazie al supporto ingegneristico di Au.s.i.m (CN) e alle soluzioni di ifm electronic in IO-Link, LATTERIE INALPI SPA ha potuto raggiungere importanti risultati in termini di: garanzia di qualità per il consumatore, alta efficienza produttiva, riduzione al minimo dei fermi macchina ed ottimizzazione nei controlli qualità. La soluzione installata permette, oltre ad una riduzione dei tempi di commissioning e cablaggio quasi del 70%, di accedere ai dati di diagnostica durante il funzionamento dell’impianto, consentendo una manutenzione condizionale e quindi una maggiore affidabilità del sistema.
Garantire il massimo livello d’igiene e pulizia è fondamentale nella lavorazione di alimenti, bevande e prodotti caseari. Per ottenere un prodotto di alta qualità a un costo ragionevole, è necessaria una pulizia affidabile ed efficiente delle apparecchiature di processo che azzeri gli inquinamenti, incrementando il livello di sicurezza e di fidelizzazione del consumatore.
Ma non sono solo la qualità del prodotto finale e la sicurezza alimentare a beneficiare di un efficiente Cleaning in Place. L'automazione del sistema CIP aiuta a rilevare in tempo reale modifiche nelle condizioni del processo di pulizia e ottimizzare il consumo di acqua ed energia con un impatto positivo in termini di disponibilità degli impianti di produzione e di riduzione dei costi. Per questo motivo, il processo CIP è una parte essenziale in un impianto di produzione alimentare, diventando quasi parte del processo produttivo stesso. Un buon sistema CIP aiuta a contenere i costi e ridurre i tempi di fermo necessari per la pulizia.
Da qui, dunque, l’importanza di poter garantire un rapido avviamento del sistema, oltre ad un funzionamento il più possibile efficiente e costante grazie ad un’attività di manutenzione agevole e rapida.
Sono queste le caratteristiche e gli obiettivi su cui LATTERIE INALPI SPA, leader italiano di prodotti lattiero-caseari, ha puntato nello stabilimento di Moretta (CN). La soluzione prototipale è stata applicata e testata per molto tempo nel nuovo impianto CIP Formaggini, di fornitura I.A.I. Group S.R.L. (Torino) per il Piping ed Au.s.i.m (CN) per l’engineering e l’automazione di processo, con l’utilizzo di master e parte di sensoristica ifm in IO-Link, oltre a valvole in IO-Link Tetra Pak. Au.s.i.m ha poi sviluppato un proprio software per il monitoraggio dell’impianto, che è così comandato a mezzo dell’applicativo installato su un pc nella control room, collegato ad un plc S7 1500 e al database di stabilimento.
L’impianto installato presso lo stabilimento di LATTERIE INALPI SPA è un CIP standard sul quale il complesso sistema di pompe e valvole per la circolazione dei prodotti chimici è corredato dalla strumentazione per monitorare il processo di pulizia: sensori di temperatura, di pressione, di livello, di flusso e di conducibilità, di vendor diversi, ma tutti muniti di protocollo IO-Link, prelevano i dati dal campo utili a migliorare i risultati di pulizia, ridurre i tempi di fermo e garantire la sicurezza alimentare.
Il collegamento dei sensori e la raccolta e trasmissione dei dati è gestita tramite un sistema di master IO-Link AL1103 di ifm con relativi cavi e connettori EVF di ifm per ambienti igienici, con grado di protezione IP 69K
Cablaggio strutturato, trasparenza aumentata e semplice plug & play
“Lo scopo era quella di realizzare un’architettura innovativa che riducesse al minimo i fermi produttivi, garantisse un sistema deep learning di controllo qualità con una predittiva delle manutenzioni” afferma l’Ing. Fabrizio Lerda, CEO di Au.s.i.m, che ha seguito direttamente il progetto. Inoltre, “nei CIP tradizionali sono presenti una gran quantità di cavi che, nonostante una posa su cablofil presentano limiti di manutenibilità, con scatole di derivazione in campo che rallentano le attività di sostituzione”, prosegue Lerda. “Con IO-Link si risparmia in modo impressionante sul tempo di commissioning. Infatti, normalmente un impianto CIP viene avviato in due/tre settimane, in quanto i sensori utilizzati necessitano di una taratura. In questo caso, invece, il dato direttamente dalla sonda di qualsiasi sensore IO-Link diventa trasparente per l’integratore. Si riducono i tempi di cablaggio perché si tratta di un sistema completamente plug & play. L’intelligenza risiede nel master, (in questo caso nel master ifm AL1103 PROFINET / IO-Link IP69K), e si riducono anche le dimensioni dei quadri. Siamo di fronte ad un cablaggio strutturato che permette di avere una diagnostica predittiva. Il cablaggio è ridotto al minimo e l’eventuale anomalia sulla sonda/valvola oltre ad essere indicata sul nostro applicativo, viene visualizzato sul LED del master. Rimane immediato identificare il problema.”
“Prendiamo una sonda di temperatura”, ci spiega a titolo esemplificativo Lerda, che sul sistema ha previsto sensori di temperatura TAD991 di ifm, “molto spesso è necessario fare un cambio plug & play, senza dover realizzare una programmazione…In questo caso è sufficiente allentare il connettore, reinserire un nuovo sensore, il sistema riconosce che il codice, quindi il vendor ID della sonda, è lo stesso e di conseguenza ne carica i parametri all'interno della configurazione. La logica, quindi la riconfigurazione, risiede direttamente nel master PROFINET / IO-Link. Se io ho un problema sul sensore, scollego e ricollego, il master ifm riconosce che effettivamente ho inserito un altro sensore con le stesse caratteristiche e va a parametrizzarlo. La sostituzione delle sonde può essere fatta plug & play, quindi non necessita di intervento del programmatore per la sostituzione, neanche per la riconfigurazione. Quindi lo può fare tranquillamente la manutenzione interna di Inalpi che diventa così “autosufficiente”.
L’intelligenza risiede nella ciabatta, in questo caso nel master PROFINET / IO-Link, e si riducono anche le dimensioni dei quadri
IO-Link è stato sviluppato come standard aperto congiuntamente da molti produttori dell'industria dell'automazione e viene costantemente aggiornato. Attraverso i master IO-Link, i dispositivi IO-Link possono essere integrati in quasi tutte le infrastrutture di bus di campo e sistemi di controllo. Essi offrono interfacce per PROFINET, EtherNet/IP o AS-i, ad esempio. Anche gli attuatori, come i gruppi di valvole, possono essere collegati al master IO-Link, consentendo maggiore flessibilità e una riduzione delle infrastrutture degli impianti.
Figura 1: Tutte le valvole del sistema CIP sono state completamente integrate in IO-Link consentendo maggiore flessibilità e una riduzione delle infrastrutture dell’impianto
Figura 2: Con IO-Link si realizza un cablaggio strutturato, riducendo i tempi di avviamento e ottenendo un layout più pulito che consente una manutenzione più agevole
E proprio a questo riguardo Lerda aggiunge “Le valvole, questa volta, sono state completamente integrate in IO-Link. Quindi noi in realtà abbiamo anche in tempo reale il predittivo di ciò che sta succedendo: ovvero, direttamente dalla valvola, oltre a capire lo stato riusciamo a rilevare, considerando che ha una lettura in continuo, se c’è un’iniziale necessità di manutenzione, quando lo stelo impiega più tempo ad aprirsi o a chiudersi. Anche dal punto di vista visivo, quando viene rilevato un problema sulla valvola, il software attiva la modifica di colore dei LED sulla testa della valvola stessa. Quindi per la manutenzione diventa decisamente più semplice capire subito qual è il problema.”
Con IO-Link, i dati di processo e di diagnostica vengono trasmessi contemporaneamente. I dati diagnostici recuperabili aciclicamente, come valori minimi o massimi, oppure errori come rotture di fili o cortocircuiti, consentono una manutenzione condizionale e quindi una maggiore affidabilità del sistema. I dati di diagnostica sono accessibili anche durante il funzionamento. Come conferma Lerda “in un processo continuo si deve poter far manutenzione durante il processo stesso. In questo caso c'è la possibilità di lavorare, quindi programmare il master fuori linea, scollegare semplicemente il master e ricollegarlo: i sensori che vengono ricollegati riconoscono che il vendor ID del modulo è lo stesso di quello precedente, quindi di conseguenza io posso fare la manutenzione in modo trasparente senza avere degli arresti sugli impianti.”
Au.s.i.m ha sviluppato un proprio software per il monitoraggio dell’impianto, che è così comandato a mezzo dell’applicativo installato su un pc nella control room, collegato ad un plc S7 1500 e al database di stabilimento
Conclusioni
I vantaggi ottenuti da Inalpi dall’implementazione di questo sistema di monitoraggio in IO-Link con le soluzioni di ifm sul nuovo sistema CIP dello stabilimento di Moretta sono quindi molteplici, sia in termini di diagnostica e manutenzione che in termini di pulizia del layout e di riduzione dei tempi di avviamento. Come infatti ben riassume Lerda: “i tempi di manutenzione si riducono; si ottiene una diagnostica più “sofisticata” e si capisce in tempo se c’è qualcosa che non va; non è necessario fare il controllo delle sonde, in quanto tutto è già intrinseco nel sensore; si ottiene un cablaggio strutturato, quindi in realtà si riducono i tempi di avviamento e di fatto i costi per integratori… questo è un dato di fatto. Quindi, anche il preventivo è più appetibile per l'azienda finale!”
