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  1. moneo:IIoT平台
  2. 应用案例

使用moneo RTM监测CIP装置的体积流量

食品饮料行业中的清洗过程控制

当处理用于消费的生物物质(例如牛奶)时,满足严格的卫生条件至关重要。获得理想清洗效果的一大决定性因素是流量(及其相应的机械影响)。

最初情况:

ifm使用其自身的CIP装置在真实环境中测试过程传感器。在引入moneo之前,CIP装置通过模拟量信号操作,并通过PLC控制。过程的可视化仅可在现场装置的人机界面上实现。监视仅限于使用4...20mA模拟量信号。

项目目标:

通过使用IO-Link主站将现有的模拟量流量传感器与moneo系统相连,增加额外的过程分析步骤。这可改善过程的质量,并实现整个过程的透明度。

实施:

moneo已经集中安装在服务器上,并激活了包括moneo|RTM在内的必要模块。IO-Link主站通过内部VLAN连接至服务器。

使用已经安装好的Endress & Hauser (Promag 50) 模拟量传感器来记录流量。它通过改造(ifm Y形链路)实现IO-Link功能。另外还使用了用于模拟量信号的评估系统和显示器,它使用4...20mA模拟量输入。该信号可额外传输至设备,并仍可用于PLC。因此,无需影响设备控制,即可实现轻松集成。

结果:

  • 数据记录提高了透明度,并带来了优化潜力。
  • 更高的装置正常运行时间改善了整体过程。
  • 集成的警报管理可确保对过程参数变化作出快速响应,从而优化维护。
  • 所有测量都提高了过程和产品质量。
  • moneo|RTM确保了详细的过程可视化。

获益:

在未对现有PLC或软件进行任何更改或干预的情况下,成功实现了设备的数字化改造。

系统结构

ifm moneo | RTM - system build
  1. 带4...20mA模拟量输出的流量传感器
  2. 用于模拟量信号的评估系统和显示器(DP2200
  3. Y形链路
  4. 装置控制器
  5. IO-Link主站(例如AL1351

操作界面

moneo操作界面可方便用户概览该装置的相关过程值。以下操作界面显示入口的主要参数(流量、温度和电导率):

ifm moneo - CIP flow dashboard 1
  1. 进料泵的压力(bar)
  2. 入口的电导率(µS/cm)
  3. 流量(L/min)
  4. 流速(m/s)
  5. 热交换器前的入口温度(°C)
  6. 热交换器后的入口温度(°C)

另一操作界面显示流量的相关详情:

ifm moneo - CIP flow dashboard 2
  1. 进料泵的当前压力(bar)
  2. 泵压力和流量的线形图对比
  3. DP2200输入信号的原始值(mA)
  4. 由模拟量电流值计算而来的流量(L/min)
  5. 由流量计算而来的流速(m/s)

分析

利用分析功能,用户可以详细分析储罐的液位。液位值会永久记录下来,并且甚至在数天、数周或数月后仍可检查。这样,便可得出关于泄漏的结论等。

ifm moneo - CIP flow analysis
  1. 进料泵的压力(bar)
  2. 流量(L/min)

计算值:

以下是根据体积流量额外计算出的数值。

当前流量(L/min)

模拟量传感器的起点值和终点值使用数据表确定:

  • 起点值4mA = 0 L/min
  • 终点值20mA = 200 L/min

因此,每mA对应于12.5 L/min。

12.5 L/min每mA现在将被用作计算因子。

ifm moneo - CIP calculated values
  1. 当前电流值(mA)
  2. 因子12.5 L/min每mA
  3. 使用偏差-4从4...20mA转换为0...16mA
  4. 将因子乘以电流值
  5. 计算得出结果(L/min)

将流量(L/min)转化为流速(m/s)

流速是成功清洗的决定性参数;该值可以根据当前流量和管道的恒定截面积来确定。

V = 速度 [m/s]

Q = 流量 [m³/s]

A = 截面积 [m²]

以管道半径0.02m、流量200L/min为例:

ifm moneo - CIP calculated values 2
  1. 当前流量(L/min)
  2. L/min到m³/s的转换因子(1分钟 = 60秒,1000升 = 1立方米)
  3. 管道恒定半径(m)
  4. 常数π(3.1415)
  5. L/min流量除以60,000得到m³/s流量
  6. 取半径平方值(r²)
  7. 将r²乘以π得到截面积(m²)
  8. 将m³/s流量除以截面积(m²)
  9. 计算得出结果(m/s)