- moneo：IIoTプラットフォーム
- ユースケース
moneo|RTMを使用するCIPプラントの体積流量の監視
食品・飲料産業における洗浄プロセスの制御
牛乳など、食用を目的とした生物学的物質を処理する際は、厳格な衛生管理が非常に重要です。完璧な洗浄結果のための決定的要因の1つは、流れ、つまり機械的作用です。
初期状態：
ifmは、お客様自身のCIPプラントを使用して、実際の環境でプロセスセンサを試験します。moneoを導入する前、プラントはアナログ信号で運用され、PLC経由で制御されていました。プロセスの視覚化は、プラントのHMIでのみ可能でした。監視はアナログ4～20mA信号値に制限されていました。
プロジェクトの目的：
既存のアナログ流体センサをIO-Linkマスタ経由でmoneoシステムに接続することで、もう1つのプロセス分析ステップが追加されます。これによりプロセスの品質が向上し、全体的なプロセスの透明性が生まれます。
実装：
moneoは既に、中央サーバにインストールされ、moneo|RTMをはじめとする必要なモジュールが使用できる状態です。IO-Linkマスタは社内VLAN経由でサーバに接続されます。
流量の記録には、設置済みのEndress & Hauser社のアナログセンサ（Promag 50）が使用されました。改造により、IO-Link対応になりました（ifm Yパス）。アナログ信号用の分析システムとディスプレイ（DP2200）が使用されました。これはアナログ入力4～20mAです。信号は装置を介してループできるため、プラントのPLCでも引き続き利用できます。これにより、プラント制御に影響することなく簡単に統合です。
その結果、
- データ記録の透明性が向上し、最適化が可能になりました。
- プラントのアップタイムの増加により、全体的なプロセスが向上しました。
- 内蔵アラーム管理により、プロセスパラメータの変化に迅速に対応でき、メンテナンスが最適化されます。
- これら全ての対策により、プロセスと製品の品質が向上します。
- moneo|RTMは詳細なプロセス視覚化を実現します。
結論：
プラントは、既存のPLCやソフトウェアに変更を加えたり介入したりすることなく、デジタル化に成功しました。
ダッシュボード
moneoダッシュボードには、このプラントの重要なプロセス値の概要が示されます。次のダッシュボードに、入口側の主要なパラメータ（流量、温度、導電率）が表示されます。
- 供給ポンプでの圧力（単位mPa）
- 入口側導電率（単位µS/cm）
- 流量（単位L/min）
- 流速（単位m/s）
- 熱交換器前の入口側温度（単位℃）
- 熱交換器後の入口側温度（単位℃）
もう1つのダッシュボードに、流量に関する詳細が表示されます。
- 供給ポンプでの現在の圧力（単位mPa）
- ポンプ圧力と流量を線グラフで比較
- DP2200入力信号の生データ（単位mA）
- 現在のアナログ値から計算された流量（単位L/min）
- 流量から計算された流速（単位m/s）
分析
分析機能により、タンクレベルを詳細に分析できます。レベル値は永続的に記録され、数日後、数週間後、数か月後でもチェックできます。たとえば漏れに関する結論がここから分かります。
- 供給ポンプでの圧力（単位mPa）
- 流量（L/min）
計算値：
さらに、次の値が流量に基づいて計算されます。
現在の流量（単位L/min）
アナログセンサの開始値と停止値は、データシートを使用して判定されました。
- 開始値4mA = 0 L/min
- 停止値20mA = 200 L/min
これにより、1mA当たりの流量値が12.5 L/minになります。
この1mA当たり12.5 L/minが、現在計算の係数として使用されています。
- 現在の電流値（単位mA）
- 係数1mA当たり12.5 L/min
- 4～20mAから0～16mAに変換するためのオフセット-4
- 電流値の増幅率
- 計算結果（単位L/min）
流量（L/min）から速度（m/s）への変換
流速は洗浄プロセスが適切に完了するための重要なパラメータです。この値は、現在の流量とパイプの一定の断面積を元に判定できます。
V=速度、メートル毎秒 [m/s]
Q = 流量、毎秒立方メートル[m³/s]
A = 断面積、平方メートル[m²]
パイプ半径0.02m、流量200L/minの場合の例：
- 現在の流量（単位L/min）
- L/minをm³/sに変換するための係数（1分= 60秒、1,000リットル= 1m³）
- パイプラインの一定の半径（単位m）
- 定数π（3.1415）
- 流量（L/min）を60,000で除算すると流量（m³/s）が得られる
- 半径の二乗（r²）
- r²xπの結果、断面積（単位m²）
- 流量（m³/s）を断面積（m²）で除算
- 計算結果（単位m/s）
