La pneumatica è sempre stata la tecnologia preferita nelle applicazioni del food & beverage, e per una buona ragione. La tecnologia pneumatica è pulita e affidabile. È sicura e di facile manutenzione. Ha caratteristiche di design che migliorano le prestazioni e potenzialmente riducono i costi.
E ora, con l’avvento dell’Industrial Internet of Things (IIoT), la pneumatica risulta essere una scelta ancora migliore per il settore food & beverage. Grazie alla connettività IIoT, le apparecchiature di processo possono essere ancora più sicure e la manutenzione predittiva può essere migliorata. Inoltre, il consumo di energia può essere monitorato e controllato più da vicino.
Connettività IIoT
Le apparecchiature pneumatiche possono ora essere dotate di sensori che misurano i parametri operativi chiave come temperatura, pressione, portate, tempi di ciclo, velocità di risposta della valvola e altro ancora. Utilizzando queste informazioni, i tecnici possono sempre più monitorare con grande precisione le prestazioni della macchina.
I costruttori di apparecchiature (OEM) possono ora includere funzionalità di monitoraggio pneumatico in grado di rilevare lo stato operativo di un sistema pneumatico, analizzare i dati e inoltrare segnalazioni alle giuste persone all’interno dell’organizzazione. Possono fornire informazioni affidabili sulle condizioni di attuatori, valvole e altri dispositivi.
Queste nuove funzioni vengono abilitate come parte della funzionalità IIoT.
Dispositivi EDGE per analizzare i dati
Con tutti questi nuovi dati, si corre il rischio di sovraccaricare gli utenti che stanno iniziando la loro esperienza IIoT o le strutture in cui ora viene posta una maggiore domanda sul dispositivo di controllo centrale come un PLC.
Tuttavia, alcuni produttori tra cui Emerson, hanno creato gateway EDGE progettati per acquisire dati dai componenti della macchina e analizzarli localmente a livello di fabbrica, confrontando le prestazioni con i parametri di progettazione. Ciò accade senza inviare le informazioni al controllo della macchina o al cloud. Quando i dati del sensore indicano che un computer opera al di fuori degli intervalli di destinazione, il dispositivo perimetrale invia avvisi alle persone giuste. Soltanto i dati anomali vengono inoltrati al controllo centrale o al cloud.
Questi dispositivi perimetrali possono essere distribuiti ovunque in tutto l’impianto, gestendo fino a 250 ingressi. Questo probabilmente potrebbe non essere sufficiente per l’intero impianto. Tuttavia, potrebbe certamente monitorare le funzioni mission-critical necessarie per una linea di lavorazione o un’area dell’impianto.
Il collegamento di sensori sui componenti pneumatici a un gateway EDGE pone le basi per importanti miglioramenti in termini di manutenzione, sicurezza e consumo energetico.
Manutenzione avanzata
Poiché l’usura è un dato di fatto in qualsiasi ambiente industriale, è proprio nella manutenzione che le funzionalità IIoT risultano essere così utili. Gli operatori dell’impianto possono implementare un livello completamente nuovo di manutenzione predittiva, utilizzando la pneumatica avanzata IIoT. Confrontando le prestazioni di una macchina con i set point stabiliti, il dispositivo perimetrale IIoT può notificare al gestore appropriato se il sistema non soddisfa gli standard stabiliti.
Ad esempio, i tecnici della manutenzione potrebbero determinare che un ammortizzatore all’estremità di un attuatore si sta deteriorando, semplicemente rilevando un aumento della velocità del ciclo, anche di pochi millisecondi.
Oppure i costruttori di macchine potrebbero sfruttare le funzionalità diagnostiche della pneumatica avanzata IIoT per misurare parametri critici come la velocità del cilindro.
In entrambi i casi, sapendo quali apparecchiature necessitano di manutenzione, i tecnici dell’impianto potrebbero evitare tempi di fermo non previsti sostituendo i componenti, con fermi macchina più brevi e pianificati.
Un luogo di lavoro più sicuro
La tecnologia pneumatica è già molto apprezzata per il suo contributo alla sicurezza dei lavoratori, incorporando diverse caratteristiche e componenti di sicurezza che proteggono operatori e attrezzature, prevengono i tempi di inattività, migliorano l’affidabilità e prolungano la durata operativa. L’IIoT migliora ulteriormente la tecnologia pneumatica, fornendo nuove capacità di tracciamento e misurazione.
Queste nuove funzionalità offrono agli operatori una visione ancora maggiore delle prestazioni di una macchina e dei suoi componenti e sottosistemi.
Un buon esempio potrebbe essere una macchina con una barriera fotoelettrica di sicurezza che controlla una valvola. Se il tempo di risposta della valvola cambiasse da 30 millisecondi a 50, o anche 70 millisecondi, un operatore sarebbe in grado di spingersi molto più lontano nell’area di movimento pericoloso di una macchina prima che possa essere attivato un evento di risposta di sicurezza. Normalmente, quel tipo di situazione non sarebbe stata notata o affrontata prima che il dispositivo raggiungesse il ciclo di sostituzione del tempo di missione. Tuttavia, con la capacità IIoT, tale diminuzione del tempo di risposta della valvola (e il corrispondente tempo di risposta all’avviso) verrebbe individuato, analizzato e riportato in tempo per l’azione correttiva, prima di qualsiasi deterioramento della funzionalità che potrebbe mettere a rischio l’operatore della macchina.
Uso dell’energia
Le perdite di fluidi possono causare grandi perdite di energia nei sistemi meccanici e spesso è difficile individuare la causa o la fonte del problema. Monitorando la pressione e il flusso di questi sistemi, gli operatori dell’impianto possono monitorare il loro consumo energetico e identificare potenziali problemi prima che si verifichino.
Con i dati raccolti dai sensori sui componenti pneumatici, i dispositivi perimetrali IIoT identificano le perdite e monitorano il consumo energetico e il consumo di aria.
Esempi in cui ciò può essere utile è l’azionamento di componenti critici come valvole igieniche automatizzate che vengono utilizzate in una struttura che sposta processi vitali/materiali di consumo. Anche in questo caso è possibile inviare allarmi o notifiche ai responsabili preposti.
IIoT-enhanced pneumatics for food and beverage
Pneumatics has always been a go-to technology in food and beverage applications, and for good reason. Pneumatics technology is clean and reliable It’s safe and easy to maintain. And it has design features that improve performance and potentially lower cost.
And now, with the advent of the Industrial Internet of Things (IIoT), pneumatics is an even better choice for food and beverage applications. With IIoT connectivity, processing equipment can be even safer to operate and predictive maintenance can be enhanced. Plus, energy use can be monitored and controlled more closely.
IIoT connectivity
Pneumatics equipment can now be equipped with sensors that measure key operating parameters, like temperature, pressure, flow rates, cycle times, valve response rate and more. Using this information, designers can monitor machine performance more closely than ever before.
Original Equipment Manufacturers (OEMs) can now include pneumatic monitoring capabilities that can detect a pneumatic system’s operating state, analyze the data and forward alerts to the right people in an organization. They can provide reliable information on the condition of actuators, valves and other devices.
These new capabilities are being enabled as part of the IIoT functionality.
Edge devices to crunch the data
With all that new data, it would be easy to overwhelm users who are just beginning their IIoT Journey or for facilities where now greater demand is placed on the central control device such as a PLC.
However, a number of manufacturers like Emerson have created edge gateways designed to capture data from machine components and analyze it at the local factory level, comparing the performance to design parameters. That happens without sending the information to the machine control or the cloud. When the sensor data indicates a machine is operating outside the target ranges, the edge device sends alerts to the appropriate people. And only the outlier data is forwarded to the central control or the cloud.
These edge devices can be deployed anywhere throughout the plant, handling up to 250 inputs. That probably may not be enough for an entire plant. But it could certainly monitor the mission-critical functions needed for one processing line or area of the plant.
Connecting sensors on pneumatics components to an edge gateway sets the stage for major improvements in maintenance and safety as well as energy use.
Enhanced maintenance
Because wear and tear are such a fact of life in any industrial setting, maintenance is where IIoT capabilities become so helpful. Plant operators can implement a whole new level of predictive maintenance, using IIoT-enhanced pneumatics. By comparing a machine’s performance to established set points, the IIoT edge device can notify the appropriate manager if the system isn’t meeting the established standards.
For instance, maintenance technicians could determine that a shock absorber on the end of an actuator is deteriorating, just by sensing an increase in cycle speed, even by a few milliseconds.
Or machine builders could take advantage of the diagnostic features of IIoT-enhanced pneumatics to measuring critical parameters like cylinder velocity.
In either case, knowing which equipment needs maintenance, plant engineers could avoid unplanned downtime, replacing components with shorter and fewer planned machine stops.
A safer workplace
Pneumatics technology is already highly regarded for its contribution to worker safety, incorporating several safety features and components that protect operators and equipment, prevent downtime, improve reliability and extend operational life. The IIoT enhances pneumatics technology even further, providing new tracking and measurement capabilities.
These new features give operators even greater insight into the performance of a machine and its components and subsystems.
A good example would be a machine with a safety light curtain controlling a valve. If the valve response time changed from 30 milliseconds to 50, or even 70 milliseconds, an operator would be able to get much further into the dangerous motion area of a machine before a safety response event could be triggered. Normally, that kind of situation would not have been noticed or addressed before the device reached its mission time replacement cycle. However, with IIoT capability, that decline in the valve response time (and the corresponding alert response time) would be captured, analyzed and reported in time for corrective action — before any deterioration in functionality that would put the machine operator at risk.
Energy use
Fluid leaks can cause huge energy losses in mechanical systems and it’s often difficult to pinpoint the cause or the source of the problem. By monitoring the pressure and flow of these systems, plant operators can track their energy usage and identify potential problems before they occur.
With the data gathered from the sensors on pneumatics components, IIoT edge devices identify leaks and monitor energy usage and air consumption.
Examples where this can be valuable is for the actuation of critical components such as automated hygienic valves which are used throughout a facility moving vital process/consumable media. Once again, alarms or alerts can be sent to the appropriate managers.
