- moneo: platforma IIoT
- Przykłady zastosowania
Monitorowanie przepływu w instalacji CIP przy użyciu moneo|RTM
Sterowanie procesem czyszczenia w przemyśle spożywczym
Przy przetwarzaniu substancji biologicznych przeznaczonych do spożycia, takich jak mleko, bardzo ważne jest ścisłe przestrzeganie zasad higieny. Jednym z czynników wpływających na doskonały rezultat czyszczenia jest przepływ, a tym samym oddziaływanie mechaniczne.
Sytuacja wyjściowa:
ifm wykonuje testy przy pomocy czujników procesowych znajdujących się w rzeczywistym środowisku, wykorzystującym własną instalację CIP. Przed wprowadzeniem moneo instalacja była obsługiwana przy pomocy sygnałów analogowych i sterowana poprzez PLC. Wizualizacja procesu była możliwa tylko na miejscu, na HMI instalacji. Nadzór ograniczał się do wartości sygnału analogowego w zakresie 4...20 mA.
Cel projektu:
Kolejny etap analizy procesu dodaje się poprzez podłączenie istniejących analogowych czujników przepływu do systemu moneo za pomocą mastera IO-Link. Poprawia to jakość procesu i zapewnia przejrzystość w całym procesie.
Wdrożenie:
moneo jest już zainstalowany centralnie na serwerze, a niezbędne moduły, w tym moneo|RTM, są aktywowane. Do serwera przez wewnętrzną sieć VLAN są podłączone mastery IO-Link.
Do rejestracji przepływu wykorzystano już zainstalowany czujnik analogowy firmy Endress & Hauser (Promag 50). Został on przystosowany do IO-Link dzięki doposażeniu (droga Y firmy ifm). Zastosowano system przetwarzania sygnałów iwyświetlanie sygnałów analogowych (DP2200). Posiada on wejście analogowe 4...20 mA. Sygnał można dodatkowo zapętlić przez urządzenie i tym samym będzie nadal dostępny dla sterownika PLC instalacji. Umożliwia to łatwą integrację bez wpływu na sterowanie instalacją.
Rezultat:
- Rejestracja danych zwiększyła przejrzystość, zapewniając potencjał optymalizacji.
- Dłuższy czas pracy instalacji poprawił cały proces.
- Zintegrowane zarządzanie alarmami zapewnia szybką reakcję na zmieniające się parametry procesu, optymalizując konserwację.
- Wszystkie te działania podnoszą jakość procesu i produktu.
- moneo|RTM zapewnia szczegółową wizualizację procesu.
Podsumowanie:
Digitalizacja instalacji przebiegła pomyślnie, bez wprowadzania zmian lub modyfikacji w istniejącym PLC ani oprogramowaniu.
Kokpit
Kokpit moneo pozwala użytkownikowi na uzyskanie przeglądu istotnych wartości procesowych w odniesieniu do instalacji. Poniższy kokpit przedstawia podstawowe parametry (przepływ, temperatura i przewodność) na wlocie:
- Ciśnienie na pompie zasilającej w barach
- Przewodność na wlocie w µS/cm
- Przepływ w l/min
- Prędkość przepływu w m/s
- Temperatura na wlocie przed wymiennikiem ciepła w °C
- Temperatura na wlocie za wymiennikiem ciepła w °C
Kolejny kokpit pokazuje więcej szczegółów dotyczących przepływu.
- Aktualne ciśnienie na pompie zasilającej w barach
- Porównanie ciśnienia pompy i przepływu na wykresie liniowym
- Surowa wartość sygnału wejściowego DP2200 w mA
- Obliczone natężenie przepływu na podstawie analogowej wartości bieżącej w l/min
- Obliczona prędkość przepływu na podstawie natężenia przepływu w m/s
Analiza
Za pomocą funkcji analizy użytkownik może dokonać szczegółowej analizy poziomu w zbiorniku. Wartości poziomu są zapisywane w sposób trwały i mogą być weryfikowane nawet po upływie dni, tygodni lub miesięcy. W ten sposób można wyciągnąć wnioski np. na temat nieszczelności.
- Ciśnienie na pompie zasilającej w barach
- Przepływ w l/min
Obliczone wartości:
Poniższe wartości obliczane są dodatkowo w oparciu o dane dotyczące przepływu.
Aktualny przepływ w l/min
Wartości początkowe i końcowe czujnika analogowego określono na podstawie karty katalogowej:
- Wartość początkowa 4 mA = 0 l/min
- Wartość końcowa 20 mA = 200 l/min
Otrzymano wartość na miliamper 12,5 l/min.
Wartość 12,5 l/min na miliamper jest teraz używana jako współczynnik do obliczeń.
- Aktualna wartość prądu w mA
- Współczynnik 12,5 l/min na mA
- Przesunięcie -4 dla przeliczenia z 4...20 mA na 0...16 mA
- Mnożnik z aktualną wartością
- Wynik obliczenia w l/min
Przeliczenie przepływu (l/min) na prędkość (m/s)
Prędkość przepływu jest parametrem decydującym o sukcesie procesu czyszczenia; wartość tę można określić na podstawie aktualnego przepływu i stałej powierzchni przekroju rury.
V = prędkość w metrach na sekundę [m/s]
Q = przepływ w metrach sześciennych na sekundę [m³/s]
A = powierzchnia przekroju w metrach kwadratowych [m²]
Przykład z rurą o promieniu 0,02 m i przepływem 200 l/min:
- Aktualny przepływ w l/min
- Współczynnik do przeliczania l/min na m³/s (1 minuta = 60 sekund, 1000 litrów = 1 m³)
- Stały promień rurociągu w m
- Liczba Pi (3,1415)
- Przepływ w l/min podzielony przez 60000 daje przepływ w m³/s
- Podniesienie promienia do kwadratu (r²)
- Po pomnożeniu r² przez Pi otrzymamy pole przekroju w metrach kwadratowych
- Przepływ w m³/s podzielony przez pole przekroju (m²)
- Wynik obliczenia w m/s
