- moneo: IIoT platform
- Felhasználási esetek
Hőmérséklet-felügyelet egy CIP-berendezésben
A CIP-berendezés olyan folyamatberendezés, például az élelmiszeriparban és az italgyártásban, melyben helyben történő tisztítás (CIP) valósul meg. A fogyasztásra szánt szerves anyagok, például a tej feldolgozása során különleges higiéniai szintre van szükség annak biztosítása érdekében, hogy a termékekbe ne kerüljenek káros baktériumok, amelyek veszélyeztetik a fogyasztók egészségét. A tartályok, általában túl nagyok, így a tisztítás céljából történő szétszerelésük általában túl időigényes, és néha egyáltalán nem lehetséges. A helyszíni tisztítás során több folyamatlépés szükséges a szükséges higiénia eléréséhez. A tökéletes tisztítási eredmény szempontjából a hőmérséklet és a melegítés időtartama a döntő, csakúgy, mint a háztartási mosógépnél a forró mosási ciklus esetében. A sikeres tisztítási folyamathoz biztosítani kell, hogy a szükséges paraméterek (hőmérséklet) az egész berendezésben megfelelően elérhetők legyenek, különben a költségigényes folyamatot (energia, vegyszerek és termelési leállás) meg kell ismételni.
A kiindulási helyzet:
Az ifm saját CIP-berendezésében valós környezetben teszteli a folyamatérzékelő technológiát. A moneo használata előtt a berendezést csak analóg jelekkel működtették és PLC-n keresztül vezérelték. A PLC-ken keresztüli elemzés mindig is nehézkes volt. A folyamat megjelenítése csak a helyszínen, a berendezés HMI-jén volt lehetséges, ahogyan az érzékelők paraméterezése is csak közvetlenül az érzékelőnél volt megoldható. A felügyelet kizárólag a 4...20 mA analóg áramérték révén történt.
A projekt célja:
A hangsúly a hőmérsékleti adatok rögzítésén és elemzésén volt. A berendezés bemeneti és kimeneti hőmérsékletének rögzítése a hőmérséklet-különbség meghatározására szolgál. Ez megbízható és általános indikátora annak, hogy a kívánt folyamathőmérséklet elérésre került. Ez kulcsfontosságú a berendezés hővel történő fertőtlenítésekor. Ha a két pont hőmérséklete megközelítőleg azonos, akkor feltételezhető, hogy minden területet sikeresen fertőtlenítettek.
A meglévő vezérlés változatlan marad. A berendezés bővítésekor az adatokat IO-Link eszközökön keresztül kell a moneo RTM-be továbbítani.
A megvalósítás:
A moneo az ifm prover egy meglévő központi szerverén került telepítésre, és aktiválták a szükséges modulokat, beleértve a moneo RTM-et is.
A be- és kimeneti értékek rögzítéséhez minden esetben egy önellenőrző hőmérséklet-érzékelőt szereltek fel, és egy IoT-porttal rendelkező IO-Link masterhez csatlakoztatták. Miután Ethernet-en keresztül integrálták ezt a master egységet a vállalati hálózatba, a moneo RTM másodpercenként automatikusan rögzíti az érzékelők folyamatértékeit.
A rendszer bármikor bővíthető további IO-Link eszközökkel további folyamatadatok rögzítéséhez és kiértékeléséhez. A szoftver megfelelő skálázhatóságot biztosít.
A siker:
A szoftver lehetővé teszi a folyamatértékek, például a hőmérséklet-különbség kiszámítását. Így megállapítható, hogy a fertőtlenítés sikeres volt-e, és hol van szükség további lépésekre. A bővítés óta az adatok zökkenőmentesen rögzíthetők. Az információk elemzése lehetővé teszi a folyamatok optimalizálását a berendezés rendelkezésre állásának növelése érdekében.
Összegzés:
A berendezést sikeresen digitalizálták anélkül, hogy bármilyen változtatást vagy beavatkozást kellett volna végrehajtani a PLC-n vagy annak szoftverén.
Vezérlőpult
A releváns egyedi érzékelő-információk gyorsan és egyszerűen megjeleníthetők - az intelligens vezérlőpulton. Az aktuális folyamatértékek megjelenítése testre szabható az előre elkészített eszközöknek köszönhetően, például hőmérő vagy vonaldiagram formájában, emellett szabványos formátumú grafikák (PNG, JPEG, GIF...) is közvetlenül a vezérlőpultba illeszthetők. A különböző vezérlőpultok közötti navigáció a navigációs jelzések segítségével lehetséges.
A következő ábrán a teljes berendezés látható a vezérlőpulton. A navigációs jelzések közvetlenül további, az adott területre vonatkozó részletesebb információkat tartalmazó vezérlőpultokhoz vezetnek:
- Navigációs objektum további vezérlőpultokra mutató hivatkozásként
- Műszeres jelzőlámpa az 1-4. tartályok állapotának kijelzésére
A vezérlőpult megjeleníti az előremenő és a visszatérő ágban uralkodó hőmérsékleteket. A kiszámított értékek felhasználásával az érzékelők hőmérséklet-különbsége is meghatározásra került, és hőmérő és vonaldiagram formájában jelenik meg.
- Hőmérsékleti érték a bemenő ágban
- Bemenő és kimenő ág hőmérséklet-különbsége
- Hőmérsékleti érték a kimenő ágban
- Diagram előremenő, ill. visszatérő hőmérséklettel és hőmérsékletkülönbséggel
- A TCC aktuális kalibrálási állapota
Elemzés
Itt a rögzített adatok további elemzése történik, és a folyamat részletesen nyomon követhető, például az öblítési folyamatok idejének meghatározása és amennyiben szükséges, azok beállítása érdekében. Mivel a moneo RTM automatikusan rögzíti az információkat, amint a topológia útvonalában lévő érzékelők aktiválódnak, azonnal rendelkezésre állnak adatok.
A következő elemzés a felfűtési folyamatot mutatja be. A bemenő ágban (1) lévő hőmérséklet-érzékelő a hőmérsékletérték kis ingadozásait mutatja, amelyeket a gőz-hőcserélő szabályozása okoz. A kimenő ág hőmérséklete késleltetve emelkedik.
- Bemenő ág hőmérséklete
- Kimenő ág hőmérséklete
Az elemzések egyedileg összeállíthatók drag & drop segítségével, a különböző folyamatértékek (pl. hőmérséklet vagy vezetőképesség) pedig kombinálhatók és együttesen elemezhetők.
A funkció emellett lehetővé teszi az adatrekordok exportálását további elemzés vagy folyamatdokumentáció céljából.
Az adatok CSV-fájlként történő exportálásának példája:
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
Tasks & Tickets / határértékek
Az alkalmazott hőmérséklet-érzékelő (TCC) egyik funkciója a kalibrációs ellenőrzés. A két különböző, termikusan csatolt érzékelőelemmel (mérő- és referenciaelem) a készülék automatikusan érzékeli a hőmérséklet-különbséget a mérés során. A folyamatértéket az érzékelő adja ki az analóg kimeneten keresztül. A referenciaérték a folyamatérték összehasonlítására és ellenőrzésére szolgál. Ha a folyamatérték és a referenciaérték közötti hőmérséklet-különbség meghaladja a kalibrációs ellenőrzési határértékként [ccL] beállított értéket, a CC állapot ennek megfelelően beállításra kerül (0 = kalibrációs ellenőrzési figyelmeztető üzenet, 1 = normál működés). A határértékeknél a folyamatérték ennek megfelelően felügyelet alatt áll el nem érés szempontjából. Ha a CC állapot 0 értéket vesz fel, riasztási ticket kerül generálásra.
Ezen kívül riasztás is generálható, ha a hőmérséklet-különbség túl nagy. Ez azt jelzi, hogy a tisztítási folyamatot nem lehet sikeresen befejezni.
Kombinált határértékek
A számított értékekre is beállíthatók határértékek. Ebben a példában a kiszámított érték az előremenőág hőmérsékletének függvényében az aktuális hőmérséklet-különbség felügyeletére szolgál. Ebből a célból a bemenő ág hőmérséklete 80°C-nál (5) nagyobb érték szempontjából van figyelve, ha az 80°C-nál (5) kisebb, akkor a 20°C-os érték (6) kerül kiadásra, ha 80°C-nál nagyobb, akkor a bemenő és az elvezető ág közti hőmérséklet-különbség (6) kerül kiadásra.
- Hőmérsékleti érték <80°C (20K) az előremenő ágnál
- Hőmérséklet-különbség az bemenő és a kimenő ág között
- Hőmérsékleti érték a bemenő ágban
- Összehasonlítási érték a bemenő ág hőmérsékletéhez (80°C)
- Funkcióblokk - összehasonlító
- Funkciómodul - jelzőváltó
- Hőmérséklet kiadás (<80°C = 20K; >80°C = aktuális hőmérséklet-különbség)
Ez a kiszámított érték most már felhasználható a berendezés felügyeletére. A figyelmeztetési (1) és a riasztási (3) határértékek erre a célra vannak beállítva. Ha az bemenmenő ág hőmérséklete nagyobb, mint 80 °C és a hőmérséklet-különbség nagyobb, mint 5K (1), ill. nagyobb, mint 10K (3), akkor egy megfelelő üzenet generálódik. Mivel a hőmérséklet-különbség változása a folyamat miatt lassú, egy késleltetés is aktiválódik (2 / 4), ahol 1 frissítési ciklus kb. 1 másodpercnek felel meg. Ebben a beállításban például figyelmeztetés jelenik meg, ha a 10 K hőmérséklet-különbség körülbelül 300 másodperc (5 perc) után nem került elérésre. Ha kb. 600 másodperc (10 perc) elteltével nem éri el az 5K (3) különbséget, riasztás generálódik.
- Hőmérséklet figyelmeztetési határértékek
- Figyelmeztetés indítási késleltetés
- Hőmérséklet riasztási határértékek
- Riasztás indítási késleltetés
Ticket-feldolgozási szabályok kezelése
Ezzel a funkcióval beállítható, hogy a létrehozott tickt-en kívül mi történjen figyelmeztetés vagy riasztás esetén. Ebben az esetben a karbantartási részleg címzettjeinek egy csoportja értesül arról, hogy az érzékelő kalibrációs ellenőrző funkciója működésbe lépett. Ez lehetővé teszi számukra a gyors reagálást és a kalibrálás elindítását.
Számított értékek
A Számított értékek funkcióval a folyamatértékek tovább feldolgozhatók, és egymáshoz viszonyíthatók. A CIP-berendezésben történő használat esetén a funkció az bemenőmenő ág és az kimenő ág közti hőmérséklet-különbség meghatározására szolgál.
Hőmérséklet-különbség [∆T]= környezeti hőmérséklet [T2] - kapcsolószekrény belső hőmérséklete [T1]
- Bemenő ág hőmérséklete [T2]
- Kimenő ág hőmérséklete [T1]
- Funkciómodul: Kivonás
- Hőmérséklet-különbség [∆T]
