Beispiel eines Pasteurisierungsvisualisierungsbildschirms, der mit zenon Development Environment angelegt wurde.

Beispiel eines Pasteurisierungsvisualisierungsbildschirms, der mit zenon Development...

Milch, Saft oder Bier – was haben diese Produkte in ihrem Herstellungsprozess gemein? Ein entscheidender und oft eingesetzter Vorgang ist die Pasteurisierung des Produkts. Ein in großen Produktionsanlagen oft verwendeter Pasteurisierungsmaschinentyp ist die Kurzzeiterhitzungsanlage. Sie zeichnet sich durch die Pasteurisierung von flüssigen Lebensmitteln oder Getränken aus, die in einem kontrollierten, durchgehenden Ablauf vor sich geht, meist während des Rohrtransports zum nächsten Verarbeitungsschritt.

Welche Anforderungen an das Überwachungssystem gibt es?

Eine ordnungsgemäße Pasteurisierung ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts. Die Überwachungssysteme sind ein Werkzeug für die Echtzeit-Kontrolle, das es dem Produktionsteam ermöglicht, schnell zu reagieren, wenn ein Eingriff in den Prozess nötig ist. Dies ist in dieser Branche besonders wichtig, wo verspätete Reaktionen zum Verlust einer beträchtlichen Produktmenge führen.

Die Umsetzung der ISO 9000-, HACCP- oder ISO 22000-Qualitätsstandards in der Food & Beverage-Industrie erfordert eine strenge Überwachung sowie die Dokumentation der Pasteurisierungsparameter. Für das Wartungspersonal bietet das Überwachungssystem wertvolle Informationen, um Eingriffe wie eine Belagentfernung und eine Aufrüstung bei Wärmetauschern zu planen. Dieser Präventivansatz unterstützt Bemühungen zur Optimierung

Die große Menge an ausgeklügelten Kommunikationstreibern in zenon bietet eine reibungslose Anschlussfähigkeit an beinahe jede Produktionsanlage.

Die große Menge an ausgeklügelten Kommunikationstreibern in zenon bietet eine...

Im folgenden Bericht werden die Funktionalitäten eines Überwachungssystems, das mit zenon arbeitet, sowie den dadurch entstehenden Nutzen für den Herstellungsbetrieb genauer unter die Lupe genommen.

6 Schritte zur Parametrisierung eines Überwachungssystems

1. Herstellung der Verbindung

Angenommen die Automatisierung einer Kurzzeiterhitzungsanlage besteht aus mindestens einer SPS und einem HMI-System. Die Verfügbarkeit einer Kommunikationsschnittstelle zu anderen Systemen ist deshalb die Grundvoraussetzung. Mit mehr als 300 Kommunikationsprotokollen gewährleistet zenon eine reibungslose Verbindung mit der Automatisierungshardware von fast allen Kurzzeiterhitzungsanlagen.
Die Schlüsselinformationen, die in Echtzeit erfasst werden müssen, sind: Der aktuelle Gerätestatus wie z. B.: Angehalten; Pasteurisierung im

Trendkurven in der zenon Visualisierung.

Trendkurven in der zenon Visualisierung.

2. Berechnung der Leistungsindikatoren

Auf der Grundlage von automatisch eingeholten Informationen

Alarmmanagement in zenon: Der Benutzer hat stets Zugang zur Alarmliste und kann mit ihr arbeiten (bestätigen, löschen, usw.). Der Standard-Alarmmechanismus in zenon stellt dem Benutzer andere ausgeklügelte Funktionen ohne zusätzlichen Einrichtungsaufwand zur Verfügung.

Alarmmanagement in zenon: Der Benutzer hat stets Zugang zur Alarmliste und kann...

3. Visualisierung des Prozesses

In den vorangegangenen zwei Schritten wurden dem Überwachungssystem die richtigen Informationen zur Verfügung gestellt. Nun sollen diese dem Produktionsteam zugänglich gemacht werden. Das zenon Development Environment konzentriert sich hierfür nun auf die Umsetzung der Benutzerschnittstelle und der benötigten Graphik:

a) Legen Sie einen Navigationsbildschirm mit Buttons an, die dem Benutzer bei der Navigation zwischen den verschiedenen Bildschirmen der Anwendung helfen, wie z.B. Prozessvisualisierung, manuelle Parameterkonfiguration, Trendkurven, Alarmmanagement, usw.
b) Legen Sie einen Bildschirm zur Visualisierung des Prozesses an.
c) Legen Sie graphische Elemente auf dem Bildschirm an, die die Echtzeitinformationen anzeigen:
- Ein Schema des Pasteurisierungsprozesses, das die Hauptbestandteile sowie den Weg, den das Produkt innerhalb der Anlage zurücklegt - in Form eines Rohrs - deutlich anzeigt.
- Numerische und/oder Balkendiagramme, die die aktuellen Werte der Pasteurisierungsparameter und Indikatoren in Echtzeit anzeigen.
d) Fügen Sie Funktionen hinzu, die den aktuellen Status der Kurzzeiterhitzungsanlage anzeigen, z.B. durch Farbdefinitionen. Sie müssen nur die Parameter der Variablen, die mit dem Pasteurisierungsstatus verknüpft sind, und ihre graphischen Elemente im zenon Development Environment festlegen, um z. B. ein Rohr während der Pasteurisierung in gelb, während der Reinigung in violett oder während eines Stopps in grau anzuzeigen.

4. Anzeige von Echtzeit-Trendkurven

Die Trendentwicklung – z.B. innerhalb der letzten 15 Minuten – liefert ergänzende Informationen in Bezug auf die Prozessqualität. Wie stabil ist zum Beispiel der „Pasteurisierungseinheiten“-Indikator? Eine hohe Fluktuation deutet auf eine Fehlfunktion in der automatischen Regulierung auf der Pasteurisierungsebene hin, z. B. aufgrund von Ablagerungen. Ein schnelleres Eingreifen kann einen Verlust der Kontrolle über den gesamten Prozess vermeiden.

Im zenon Development Environment wird dies durch wenige Schritte ermöglicht:
a) Richten Sie einen Bildschirm für Echtzeit-Trendkurven ein und fügen Sie die vorkonfigurierten graphischen Elemente hinzu.
b) Wählen Sie in der Umschaltfunktion des Bildschirms die variablen Tags aus, die als Kurven angezeigt werden sollen.
c) Weisen Sie jeder Kurve Farben und Anzeigemaßstäbe zu. Die Statusinformationen können auch sehr klar als Gantt-Diagramm dargestellt werden.

Setzt ein Benutzer diese Schritte zur Parametrisierung eines bestehenden Standardmoduls um, stehen ihm unmittelbar Zusatzfunktionalitäten von zenon zur Verfügung: Zoomen, Scannen, usw.
Wird eine Trendkurvenanalyse über eine längere Archivierzeit benötigt, muss eine zusätzliche Konfiguration des Archivmoduls durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um einen einfachen Vorgang, bei dem nur eingestellt wird, welche variablen Tags archiviert werden sollen.

5. Alarm- und Ereignismanagement

Eine wesentliche Funktionalität eines jeden Prozessüberwachungssystems ist der Alarmmechanismus. Im Falle einer Kurzzeiterhitzungsanlage muss ein Alarm normalerweise plötzlich ausgelöst werden können, sobald die PU-Messungen außerhalb des definierten Höchst- und Mindestwertes liegen. Aber wie wird ein solcher Alarm im zenon Development Environment umgesetzt?

a) Zur Einstellung von Prozessparametern oder -indikatoren, wie z.B. Pasteurisierungseinheiten und Temperaturwerten, konfigurieren Sie dynamische Grenzen, deren Werte durch den Rezeptmechanismus in zenon zur Verfügung gestellt werden.

b) Erlauben Sie dem Benutzer, diese Grenzwerte in einem Runtime-Konfigurationsbildschirm zu verwalten.

c) Legen Sie fest, dass jede Veränderung des Pasteurisierungsstatus automatisch die minimal und maximal zulässigen Werte an den entsprechenden Status anpassen. Befindet sich die Kurzzeiterhitzungsanlage zum Beispiel im Reinigungsmodus, ist es nicht mehr relevant, ob der PU-Wert innerhalb der für den Pasteurisierungsmodus vorgegebenen Grenzen liegt.

d) Richten Sie einen Bildschirm für das Alarmmanagement ein und fügen Sie die vorkonfigurierten graphischen Elemente einfach per Drag & Drop hinzu.

e) Nehmen Sie die Feineinstellungen des Alarmmanagements vor, indem Sie die Alarmgruppierung und -filterung an die Anforderungen des Benutzers anpassen.

In zenon gibt es einen ähnlichen Mechanismus zur Darstellung von chronologischen Ereignislisten. Dadurch kann der Benutzer wichtige Ereignisse während des Pasteurisierungsvorgangs, wie z.B. eine Veränderung des Pasteurisierungsstatus, jede manuelle Veränderung der Anlagenparameter, Start und Anhalten des Überwachungssystems, usw., aufzeichnen.

6. Erweiterung der Anwendung

Im dynamischen Umfeld der Food & Beverage-Produktion ist das hier beschriebene System wahrscheinlich einer fortlaufenden Prozessentwicklung unterworfen. Wie kann aber dieses Überwachungssystem nun für die Kurzzeiterhitzungsanlage erweitert werden?

a) Schließen Sie weitere Kurzzeiterhitzungsanlagen an das System an. Wiederholen Sie Schritt 1 für jede Kurzzeiterhitzungsanlage, die angeschlossen werden soll. Verwenden Sie dann erneut die Funktionalität, die Sie für die erste Kurzzeiterhitzungsanlage eingerichtet haben.

b) Erstellen Sie Pasteurisierungsberichte: Mit dem zenon Archivserver ist es einfach, die Archivierung aller wichtigen Informationen zu konfigurieren, einschließlich Beginn und Ende der Pasteurisierung, Menge des pasteurisierten Produkts, Mindest- und Höchstwerte der Parameter und Indikatoren, Anzahl der Alarme, usw. Nutzen Sie dann das Report Generator-Modul von zenon, um dem Benutzer diese Informationen als Tabelle und mit einem Zeitfiltermechanismus zugänglich zu machen.

c) Geben Sie weiteren Mitarbeitern des Produktionsteams Zugang zum Überwachungssystem: Mit der Netzwerktechnologie von zenon können Sie mit nur einigen Mausklicks Clientstationen konfigurieren, die mit der ursprünglichen Serverstation verbunden sind; die Anwendung bleibt unverändert, so dass die vorher eingestellten Funktionalitäten im Netzwerk wieder verwendet werden. Das Benutzermanagement ist konfigurierbar und der Zugang zur Systemkonfiguration oder Systemfunktionen kann mit einem Passwort geschützt werden.

d) Informieren Sie Ihre Mitarbeiter per SMS oder E-Mail: Das Message Control-Modul von zenon ermöglicht es, Prozess- und Systemereignisse und Parameter an die entsprechenden Mitarbeiter zu kommunizieren.

e) Schließen Sie nach einem Austausch eine neue Kurzzeiterhitzungsanlage an das vorhandene Überwachungssystem an. Auch nach dem Austausch von Anlagen und Hardware kann vieles aus Ihrer bestehenden Anwendung übernommen werden. Hierfür muss nur der Kommunikationstreiber ausgetauscht und die SPS-Adressen der bestehenden Variablen neu konfiguriert werden. Sollten Sie weitere Variablen oder neue Leistungsindikatoren benötigen, können diese und ihre entsprechenden Funktionalitäten genau wie zuvor konfiguriert werden.

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Der Nutzen der einfachen Parametrisierung von Standardmodulen im zenon Development Environment macht sich für Produktionsunternehmen in vielfältiger Art bemerkbar: Einsatzflexibilität beim Zusammenschließen von Anlagen von verschiedenen Lieferanten und unterschiedlichen Automatisierungselementen. Geringe Kosten für Zusammenschluss und Systeminstandhaltung, da keine speziellen Programmierkenntnisse erforderlich sind. Schneller und zuverlässiger Zusammenschluss – die Standardmodule sind bereits getestet und es wird viel weniger Zeit benötigt, einfach die entsprechenden Parameter einzustellen, als es eine Programmierung auf diesem hohen Funktionalitätsniveau erfordern würde. Die Flexibilität, die Anwendung zu aktualisieren, damit sie an jede Veränderung des Produktionsumfelds, der Vorschriften oder Benutzeranforderungen angepasst werden kann sowie ein hoher Grad der Erweiterbarkeit der Anwendung in einem Netzwerk oder mit neuen Produktionsanlagen.