staedler automation AG – Senzori nadziru industrijske sustave za kuhanje
Sustav za kuhanje vrste staedler CK1600 proizvođača staedler automation AG. Ovaj sustav upotrebljavat će se za kuhanje tjestenine spaetzle.
Tjestenina spaetzle „al dente”
Tijesto skuhajte u vrućoj vodi, ocijedite i podlijte hladnom vodom. Uređaj za kuhanje tjestenine spaetzle poduzeća staedler upotrebljava istu metodu koju svi poznajemo od kuće, ali u industrijskim dimenzijama, precizno kontroliranim pomoću senzora poduzeća ifm – kako bi se zajamčilo da kvaliteta proizvoda ostane na visokoj razini.
staedler automation AG nalazi se u Henauu u Švicarskoj i ima više od 10 godina iskustva u proizvodnji sustava za automatizaciju procesa. Za prehrambenu industriju također proizvode potpuno automatizirane sustave za kuhanje. Ovdje prikazani sustav namijenjen je kupcu koji radi tjesteninu spaetzle, posebnu južnonjemačku tjesteninu. Lukas Staedler, izvršni direktor poduzeća staedler automation AG, objašnjava kako sustav funkcionira: „Morate zamisliti lonac koji neprestano radi. To znači da se svježe tijesto stavlja na početak linije za kuhanje i prolazi kroz određeno vrijeme tako da na kraju imate proizvod koji je pečen do odgovarajućeg stupnja. Uporabom definiranog vremena kuhanja jamčimo konstantnu kvalitetu proizvoda.”
Namirnice koje se kuhaju lopaticom se prebacuju u vruću vodu. Budući da gotovo da nema mehaničkih doticaja između stroja i proizvoda tijekom procesa kuhanja, to smanjuje bilo kakvu štetu na proizvodu. Na kraju procesa kuhanja proizvod se brzo prenosi preko ruba vodopada u zonu za hlađenje. Ovo blanširanje hladnom vodom sprječava daljnje kuhanje proizvoda.
„U načelu, ovakvi sustavi mogu kuhati sve što pluta”, naglašava Lukas Staedler. „U ovoj specifičnoj liniji prerađujemo svježu tjesteninu kao što su ravioli, tortellini ili u ovom slučaju spaetzle. Ali to može biti i hladno meso ili povrće. Ovaj sustav postiže učinak proizvoda od 2,5 tone na sat”.
Održavanje točne temperature
Kad kuhamo kod kuće i vidimo da voda počinje ključati, znamo da je to prava temperatura, međutim, u industrijskim procesima kuhanja temperature koje se upotrebljavaju moraju biti točnije. Samo na taj način moguće je zajamčiti stalnu kvalitetu proizvoda koju kupci traže.
U ovom sustavu temperatura se mjeri na dvije točke pružajući najvažnije procesne vrijednosti poznate i kao kritične kontrolne točke, skraćeno CCP. Jedna je temperatura vode koja gotovo ključa. U ovom slučaju mora biti točno 95°C. Druga je temperatura kupelji za hlađenje gdje je proces kuhanja zaustavljen. Dva temperaturna senzora kontroliraju izmjenjivač topline jamčeći točne temperature.
Slika 1: Senzori temperature tipa TA prate potrebne vrijednosti temperature u štednjaku kao i u kupelji za hlađenje. Slika 2: Staedler će ga u budućnosti upotrebljavati: Senzor temperature TCC ima samokontrolu što znači da se intervali kalibracije mogu produžiti. Odstupanja u točnosti prepoznaju se automatski i signaliziraju pomoću signala za uključivanje i lampice LED.
Za ove kritične točke staedler se oslanja na temperaturne senzore tipa TA2502 poduzeća ifm. Ovi senzori imaju Pt1000-mjerni element visoke preciznosti i brzog odaziva koji pokriva širok temperaturni raspon od -50 … 200°C. Također senzori imaju visoku ponovljivost i dugotrajnu stabilnost što su preduvjeti za optimalnu i stabilnu kvalitetu proizvoda.
U budućnosti poduzeće staedler planira upotrebljavati samonadzorne temperaturne senzore tipa TCC poduzeća ifm za nadzor ovih točaka. Posebnost ove jedinice: Ima dva neovisna mjerna elementa sa suprotnim temperaturnim karakteristikama koje se međusobno suprotstavljaju. Odstupanja u točnosti tako se odmah prepoznaju i signaliziraju signalima za uključivanje alarma. Oni su također jasno vizualizirani putem lampice LED izravno na jedinici. To uvelike pojednostavljuje pouzdanu kvalitetu proizvoda, budući da je između intervala kalibracije temperatura sigurna u svakom trenutku sve dok senzor ne otkrije pomak koji zatim signalizira. S drugim industrijskim temperaturnim senzorima može doći do odstupanja u temperaturi ili pomaka čak i dan nakon kalibracije. Oni se ne prepoznaju i otkrivaju se samo tijekom sljedeće kalibracije. U najgorem slučaju bilo bi skupo povlačenje proizvoda koje bi imalo negativan učinak na ugled proizvođača.
Praćenje postupka čišćenja CIP pomoću vodljivosti
Nakon svakog proizvodnog punjenja sustav prolazi postupak čišćenja CIP. Posebna pumpa upotrebljava se za ispiranje proizvodnih linija alkalnim i kiselim sredstvima za čišćenje. Zatim se ispiru čistom vodom prije ponovnog pokretanja proizvodnje. Tijekom ovog postupka ifm-ov senzor vodljivosti LDL200 igra važnu ulogu. Na temelju preciznog mjerenja vodljivosti moguće je potvrditi sadrži li vod sredstvo za čišćenje i u kojoj koncentraciji. Sukladno mjernim vrijednostima upravljački sustav prepoznaje, na primjer, treba li dodati daljnja sredstva za čišćenje ili je li izvršeno prethodno, srednje i završno ispiranje. Završna faza postupka čišćenja jest ispiranje čistom vodom. Tek kada se postigne točna vodljivost konačne vode za ispiranje, sustav se tada pušta u proizvodnju. Ovo jamči jasno odvajanje faza tijekom postupka CIP.
Istovremeno s vodljivošću, LDL200 mjeri temperaturu medija i prenosi vrijednosti pomoću komunikacijskog protokola IO-Link u upravljački sustav. Ovo se također upotrebljava za upravljanje izmjenjivačem topline kako bi se zajamčilo da uvijek ima dovoljno energije za regulaciju temperature kipuće vode.
Razina na prvi pogled
Sustav ima dva velika spremnika za vodu: Kupka s vrućom vodom i kupelj za hlađenje na kraju procesa. Senzori tlaka ugrađeni su na dno svakog spremnika. Upotrebljavaju se za mjerenje hidrostatskog tlaka. Ifm-ovi senzori koji se upotrebljavaju imaju idealno područje tlaka od 100 mbar … 2,5 bara. Oni određuju točnu razinu i upotrebljavaju se za njezino reguliranje. Stoga je moguće izbjeći prelijevanje spremnika kada se ponovno napuni vodom.
Otkrivanje dovoda vode
Voda se gubi tijekom procesa kuhanja. Jedan od razloga je taj što sam proizvod, u ovom slučaju spaetzle, upija vodu, a i voda izlazi u obliku pare tijekom procesa kuhanja. Iz tih razloga voda se mora stalno dodavati.
Lukas Staedler: „Upotrebljavamo magmetar SM2100 poduzeća ifm za reguliranje nadopunjavanja svježe vode. Kontinuirano mjeri protok tijekom procesa kuhanja.
To se događa u suradnji sa senzorima razine. Kada senzori razine signaliziraju da se razina vode smanjuje, dodaje se svježa voda i mjerač protoka utvrđuje koliko je vode izgubljeno, nakon što ju je apsorbirao proizvod ili kao para.
Voda se gubi i tijekom uklanjanja zaostalog mulja. Iskorištena voda ispušta se i dodaje se svježa voda. To se događa tijekom vremenskog čimbenika koji je određen receptom. I u ovom slučaju SM upotrebljava se za mjerenje količine vode koju treba dodati.”
Mjerač protoka također igra važnu ulogu tijekom procesa čišćenja budući da prati količinu svježe vode koja se upotrebljava za ispiranje. Na taj način jamči transparentnost tijekom cijelog procesa kuhanja.
Praćenje položaja induktivnim senzorima
Ugrađeni su i induktivni senzori za otkrivanje položaja. Iako nisu izravno dio procesa kuhanja, imaju važnu funkciju nadzora. Traka za hlađenje kojom se proizvod prenosi u i iz kupelji za hlađenje može se podići iz kupelji pomoću dizalice u svrhu ručnog čišćenja. Za beskontaktno otkrivanje gornjeg i donjeg položaja upotrebljavaju se dva induktivna senzora. Oni također jamče da se sustav može ponovno pokrenuti samo ako je remen u ispravnom donjem položaju.
Treći induktivni senzor postavljen je na sito utora. Ovo se također uklanja za potrebe ručnog čišćenja. Senzor provjerava je li pravilno postavljen prije nego što se proizvodnja može nastaviti.
Slika 1: Traka za hlađenje može se podići za potrebe čišćenja pomoću koloturnika. Induktivni senzori upotrebljavaju se za otkrivanje relevantnog gornjeg i donjeg položaja. Slika 2: Nakon što je sito utora ručno očišćeno i vraćeno na mjesto, proizvodnja se može nastaviti tek nakon što ga je oslobodio induktivni senzor.
Komunikacija senzora pomoću IO-Linka
Svi senzori povezani su s upravljačkim sustavom putem IO-Linka. Ovaj digitalni komunikacijski protokol prenosi mjerne vrijednosti u upravljački sustav u digitalnom obliku. To znači da su pogreške mjerenja uzrokovane gubitkom konverzije pouzdano izbjegnute. Međutim, IO-Link može više.
Lukas Staedler: „Svaki senzor koji je senzor CCP mora se provjeravati na godišnjoj ili šestomjesečnoj bazi. Senzori temperature stavljaju se u tekućinu referentne temperature i kalibriraju. Senzore temperature kalibriramo pomoću IO-Linka.”
Sa senzorom vodljivosti LDL upotrebljavamo obje procesne vrijednosti, temperaturu i vodljivost preko jedne žice. Mjerač protoka SM prenosi vrijednosti brojača kao i trenutačnu brzinu preko jednog izlaza putem IO-Linka u upravljački sustav.”
U odgovoru na pitanje pojednostavljuje li IO-Link automatizaciju, Lukas Staedler ima jasno mišljenje: „U osnovi automatizacija znači više truda, ali IO-Link pruža jasnu dodanu vrijednost. Preko jedne žice moguće je prenijeti više vrijednosti signala. To štedi troškove montaže. Ili ako pogledamo senzore temperature: Kalibracija se odvija izravno na senzoru, a ne kao prije uporabom korektivnih vrijednosti u upravljačkom sustavu. Ovo pojednostavljuje programiranje kontrola. Sve u svemu, prednosti IO-Linka daleko su veće.”
Senzor vodljivosti LDL200 pouzdano prepoznaje ima li u vodovima čiste vode ili deterdženta za čišćenje iz postupka CIP. Istovremeno i mjeri temperaturu i prenosi obje mjerne vrijednosti pomoću IO-Linka u upravljački sustav.
Senzori tlaka tipa PM upotrebljavaju hidrostatski tlak za otkrivanje razine u loncu i kupelji za hlađenje.
Magmetar SM2100 upotrebljava se za otkrivanje trenutačne brzine protoka kao i ukupne količine dovoda vode. Obje se vrijednosti putem IO-Linka prenose u upravljački sustav.
Završetak
staedler je uvjeren u rješenja automatizacije koje nudi ifm. Lukas Staedler sažima: „Vrlo smo zadovoljni s ifm-om. Također smo upotrebljavali ifm u prijašnjim projektima. Razlog tome je što ifm ima sveobuhvatan koncept senzora, od induktivnih senzora, magmetara, temperaturnih senzora, senzora tlaka do mjerenja vodljivosti. Ukratko: Sve svoje potrebe u sustavu možemo pokriti ifm-ovim senzorima. Dodatni je razlog da je omjer cijene i učinka dobar. Senzori imaju smisla za ovu vrstu sustava, a također su i cjenovno pristupačni. Upotrebljavat ćemo ifm i za buduće projekte.”
