Smar­te Sen­so­rik auf der Anu­ga FoodTec

Auf der Anu­ga Food­Tec set­zen vom 19. bis 22. März 2024 die füh­ren­den Anbie­ter inno­va­ti­ver und pra­xis­ge­rech­ter Sen­so­rik­lö­sun­gen ein­mal mehr Maß­stä­be, wenn es dar­um geht, die Pro­zess­si­cher­heit und die Effi­zi­enz in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­pro­duk­ti­on erfolg­reich vor­an­zu­brin­gen. Prä­sen­tiert wer­den auf dem Köl­ner Mes­se­ge­län­de leis­tungs­star­ke Sen­so­ren, die Funk­tio­nen der sys­tem­über­grei­fen­den Kom­mu­ni­ka­ti­on über­neh­men – sowohl von Maschi­ne zu Maschi­ne als auch von Maschi­ne zu Cloud.

Sen­so­ren sind Ele­men­te für die Auto­ma­ti­sie­rung. Mit schnel­len Reak­ti­ons­zei­ten sowie genau­en Mess­wer­ten unter­stüt­zen sie Lebens­mit­tel­pro­du­zen­ten seit Jahr­zehn­ten dabei, ihre Pro­zes­se zu opti­mie­ren und somit Ener­gie, Zeit und Medi­en zu spa­ren. Doch im Zuge der Digi­ta­li­sie­rung und Ver­net­zung wan­deln sich auch die Auf­ga­ben der Mess­tech­nik. Pro­zess­pa­ra­me­ter “nur” zu mes­sen, reicht heu­te nicht mehr aus. Je kom­ple­xer das Auto­ma­ti­sie­rungs­sze­na­rio, des­to grö­ßer die Anfor­de­run­gen an die Sen­sor­prä­zi­si­on und ‑zuver­läs­sig­keit. Die gro­ßen Daten­men­gen sor­gen für Her­aus­for­de­run­gen bei der Kon­fi­gu­ra­ti­on und Anbin­dung der Mess­tech­nik. Klas­si­sche Sen­so­ren, die binä­re Signa­le für die Steue­rung lie­fern, sto­ßen hier an ihre Gren­zen. An ihre Stel­le tre­ten zuneh­mend Sen­sor­sys­te­me, bei denen neben der eigent­li­chen Mess­grö­ßen­er­fas­sung auch die Signal­auf­be­rei­tung und Signal­ver­ar­bei­tung in einem Gehäu­se ver­eint sind.

Smar­te Auto­ma­ti­on beginnt beim Sen­sor

Auf der Anu­ga Food­Tec zei­gen die Mess­tech­nik­an­bie­ter, dar­un­ter bei­spiels­wei­se Bau­mer, Endress+Hauser, ifm, Sie­mens, Vega, Optel und Beck­hoff wie Lebens­mit­tel­pro­du­zen­ten mit smar­ten Sen­so­ren auch in Zei­ten der Indus­trie 4.0 wett­be­werbs­fä­hig blei­ben. Allen Ent­wick­lun­gen gemein ist, dass die Digi­ta­li­sie­rung nicht zum Selbst­zweck vor­an­ge­trie­ben wird, son­dern prak­ti­sche Hin­ter­grün­de hat. Selbst­er­klä­ren­de Bedien­kon­zep­te, Sen­s­or­dia­gno­se sowie Mög­lich­kei­ten zum kabel­lo­sen Daten­aus­tausch gel­ten als Schlüs­sel­kon­zep­te für smar­te Pro­zes­se. Neben hoch­auf­lö­sen­der Mess­tech­nik spie­len künst­li­che Intel­li­genz und Deep-Lear­ning Algo­rith­men dabei eine wich­ti­ge Rol­le. Je mehr Intel­li­genz in den Sen­sor in Form anspruchs­vol­ler Signal­ver­ar­bei­tung inte­griert wird, des­to mehr Mög­lich­kei­ten der Selbst­über­wa­chung und Rekon­fi­gu­ra­ti­on erge­ben sich.

In den Köl­ner Mes­se­hal­len spie­gelt sich die­se Ent­wick­lung in Mul­ti-Sen­sor­sys­te­men wider. Sie befä­hi­gen tra­di­tio­nel­le Tech­no­lo­gien, die für die Mes­sung von Durch­fluss und Füll­stand ein­ge­setzt wer­den, zur Erfas­sung wei­te­rer, auch qua­li­täts­re­le­van­ter Stoff­ei­gen­schaf­ten. Exem­pla­risch dafür ste­hen Lösun­gen, die auf der Modu­la­ti­on von akus­ti­schen Ober­flä­chen­wel­len (Sur­face Acoustic Waves, SAW) basie­ren. Bei die­sem Mess­prin­zip arbei­ten die Sen­so­ren unter voll­kom­men hygie­ni­schen Bedin­gun­gen, das heißt ohne fes­te oder beweg­li­che Ein­bau­ten. Es gibt kei­ne Toträu­me, was die Rei­ni­gung erleich­tert. Eine Beson­der­heit ist, dass sich SAW-Sen­so­ren sowohl für die Mes­sung sta­ti­scher als auch schnell wech­seln­der Zustän­de eig­nen. Sie kön­nen neben Durch­fluss, Dich­te und Tem­pe­ra­tur optio­nal wei­te­re Wer­te wie Mas­se, Dich­te und Brix erfas­sen. Über den Dich­te­fak­tor las­sen sich zudem Gas­bla­sen und Par­ti­kel in Flüs­sig­kei­ten erken­nen. Die Tech­no­lo­gie ermög­licht es bei­spiels­wei­se, im lau­fen­den Brau­pro­zess den Stamm­wür­ze­ge­halt zu bestim­men. Das heißt: Die Qua­li­täts­kon­trol­le erfolgt nicht mehr stich­pro­ben­ar­tig im Labor, son­dern unmit­tel­bar und in Echt­zeit – eine Mög­lich­keit, die Geträn­ke­her­stel­ler so vor­her nicht hatten.

Daten in die Cloud gebracht

Par­al­lel dazu set­zen sich auch in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie Kom­mu­ni­ka­ti­ons­stan­dards wie OPC UA durch. Damit ist es mög­lich, Daten durch und in alle Auto­ma­ti­sie­rungs­ebe­nen zu kom­mu­ni­zie­ren – bis in die Cloud. Dort ange­kom­men, las­sen sie sich nach Belie­ben aus­wer­ten. Bei­spiels­wei­se lässt sich aus einem Corio­lis Durch­fluss­mess­ge­rät neben dem Pro­zess­wert auch die Schwin­gungs­fre­quenz des Roh­res oder auch die Tem­pe­ra­tur der Elek­tro­nik aus­le­sen. Die­se Daten kön­nen neben der Über­wa­chung des aktu­el­len Zustands des Mess­ge­rä­tes auch für die vor­aus­schau­en­de War­tung her­an­ge­zo­gen wer­den. Die Sen­so­ren kön­nen die Dia­gno­se­codes an ein Con­di­ti­on-Moni­to­ring-Sys­tem schi­cken, mit dem Ziel, eine recht­zei­ti­ge Über­prü­fung des Sen­sors zu ver­an­las­sen, bevor die­ser kei­ne Daten mehr lie­fert. So lässt sich die Anzahl von Anla­gen­still­stän­den und Pro­zess­un­ter­bre­chun­gen reduzieren.

Die Kom­mu­ni­ka­ti­on der Feld­ge­rä­te mit der Cloud erfolgt mit­tels Gate­ways und Edge Devices auf einem zwei­ten Kanal par­al­lel zum Steu­er­kreis. Um bei­de Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ebe­nen zeit­gleich und unab­hän­gig von­ein­an­der bedie­nen zu kön­nen, sind die dafür erfor­der­li­chen Schnitt­stel­len in Industrie‑4.0‑fähige Sen­so­ren bereits hard­ware­sei­tig imple­men­tiert. Vie­le Mess­stel­len in bestehen­den Anla­gen las­sen sich auch nach­träg­lich mit draht­lo­sen Schnitt­stel­len wie Wire­less­Hart, WLAN oder Blue­tooth nach­rüs­ten. Ein wei­te­rer Vor­teil der jüngs­ten Sen­so­ren-Genera­ti­on ist der inte­grier­te Web­ser­ver. Die­ser erfüllt nicht nur Cyber­se­cu­ri­ty-Anfor­de­run­gen, son­dern ermög­licht auch eine kom­for­ta­ble Inbe­trieb­nah­me mit­tels mobi­ler End­ge­rä­te. Die gesam­te Kon­fi­gu­ra­ti­on und Dia­gno­se fin­det über einen Stan­dard-Web­brow­ser statt, tie­fe­re Kennt­nis­se in SPS-Pro­gram­mie­rung sind nicht erforderlich.

Indus­trie 4.0‑Expertise für die gesam­te Branche

Vor Ort auf der Anu­ga Food­Tec kön­nen sich Besucher:innen davon über­zeu­gen, wie ein­fach und zeit­spa­rend sich aktu­el­le Auto­ma­ti­sie­rungs­auf­ga­ben mit smar­ten Sen­so­ren lösen las­sen. Die Tech­no­lo­gie­an­bie­ter prä­sen­tie­ren vom 19. bis 22. März 2024 ein voll­stän­di­ges Port­fo­lio an hygie­ni­schen Durchfluss‑, Füllstands‑, Temperatur‑, Druck und sons­ti­gen Ana­ly­se­sen­so­ren, die spe­zi­ell auf die Anfor­de­run­gen in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie aus­ge­legt sind. Sie erlau­ben den Blick hin­ein in das Pro­zess­ge­sche­hen und ver­sor­gen Anla­gen­be­trei­ber mit wich­ti­gen Dia­gno­se- und Pro­zess­da­ten. Das Ange­bot reicht von Sen­so­rik und Kon­nek­ti­vi­täts­kom­po­nen­ten über Online-Diens­te und Apps für ver­schie­de­ne Dia­gno­se­auf­ga­ben. Auch Lebens­mit­tel­pro­du­zen­ten, die mit ihrer Imple­men­tie­rung im Sin­ne von Indus­trie 4.0 bereits weit fort­ge­schrit­ten sind und eine direk­te Kom­mu­ni­ka­ti­on zu einer Cloud Lösung oder zu einem ande­ren über­ge­ord­ne­ten Sys­tem in Betracht zie­hen, fin­den in Köln zukunfts­si­che­re Lösungen.