Компания TechnoDem уже давно разрабатывает климатические камеры и пьезоэлектрические системы увлажнения, которые обеспечивают высокую влажность в витринах и прилавках с рыбой, овощами и мясом. Наверное, всем знаком туман, стелящийся по охлажденной рыбе в супермаркете. Его как раз создают пьезоэлектрические или ультразвуковые увлажнители. Они же часто используются и в быту.

Наладив производство ультразвуковых увлажнителей и увидев, как быстро растет спрос на них, компания пошла дальше: инженеры додумались использовать тот же всепроникающий туман не только для увлажнения, но и для дезинфекции. В самом деле, туман может забраться в самые недоступные обычной тряпке уголки и щели, так что качество обеззараживания в разы превосходит привычный метод. Пищевые производства, которым показали разработку, оценили результаты и решили попробовать пилотный проект.

Но тут грянула пандемия COVID-19, и дезинфекция с помощью тумана внезапно стала актуальной и в других областях сферах: все общественные пространства и помещения, где бывает много людей, требовали специального подхода к обеззараживанию в связи с новыми, более строгими санэпидемнормами и протоколами. Схема работы простая: вместо чистой воды в увлажнитель закачивается дезинфицирующий раствор — и «санитарный» туман в считанные часы, а то и минуты уничтожает практически все вирусы, грибки и бактерии в зоне обработки. Заказчики соблюдают протоколы ХАССП, поэтому требования к качеству дезинфекции весьма высокие. Регулярно берутся смывы с поверхностей, если высеваются какие-либо культуры микроорганизмов, то проводится поиск причины и ее устранение. 

В качестве примера приведем систему дезинфекции, установленную в цехе разделки туш известного мясокомбината. Сразу было выделено четыре зоны, которые обрабатываются туманом более интенсивно через направленные воздуховоды. Дальнейшая оптимизация обработки позволила устранить самые «грязные» участки по заражению микроорганизмами.

Осталось автоматизировать работу установки, здесь помогла компетенция интегратора SETPOINT. На момент публикации статьи введены в эксплуатацию четыре установки на разных объектах пищевой промышленности, еще две оставлены в лаборатории. Ниже мы подробно расскажем о конструкции установки и системе автоматизации. 

Сразу отметим, что мы смогли познакомиться с установками в лаборатории, на пищевое производство попасть не удалось. Установки в лаборатории — это первые прототипы, которые верой и правдой отработали больше двух лет на различных объектах под наблюдением специалистов компании.

Дополнительные фото

Что внутри

Схема установки простая: камера с дезинфицирующим раствором, рабочая зона с пьезоэлектрическими излучателями, вентилятор. Установка включается ночью, когда в помещении нет персонала. Сначала идет заполнение раствором рабочей зоны с пьезоэлектрическими излучателями, затем включаются излучатели и вентилятор. Примерно через час излучатели выключаются. 

Подробно описывать устройство установки, приводить схемы и алгоритмы мы не можем — это все считается ноу-хау компании TechnoDem. Опишем технологические процессы, которые там есть, и которые нуждались в автоматизации.

Приготовление рабочего раствора из концентрата

Можно, конечно, заливать в расходный бак готовый раствор, но расходуется он достаточно интенсивно — привлекать человека для его приготовления и наполнения придется часто, раз в три-четыре дня. Намного эффективнее использовать концентрат, и разбавлять его непосредственно в установке. Сам процесс прост — на известное количество концентрата добавляется известное количество воды. Благодаря применению концентрата обслуживать установку нужно уже раз в три месяца. 

Поддержание уровня раствора в рабочей зоне

Пьезоэлектрические излучатели стартуют, когда рабочая зона заполнена раствором. При работе установки уровень раствора падает, его необходимо подкачивать из расходного бака. Если уровень раствора недостаточен, то об этом необходимо сигнализировать, при аварийно низком уровне — отключить установку, при отключении установки — неизрасходованный раствор слить обратно в бак.

Управление вентилятором

При работающих излучателях включается вентилятор, который подает воздух в рабочую зону и «выдувает» образовавшийся туман по системе воздуховодов в обрабатываемое помещение. При завершении рабочего цикла вентилятор работает с выбегом, чтобы продуть установку.

Дополнительные фото

Автоматика

Для управления установкой был выбран контроллер Wiren Board, на котором с помощью скриптов движка правил wb-rules запрограммирована вся логика работы установки. Изначально интегратор рассматривал решение на базе ESP и даже изготовил прототип, но он работал нестабильно из-за помех со стороны электрооборудования. Тогда решили перейти на более надежный контроллер Wiren Board.

Информация о работе всех установок передается на сервер организации в реальном времени через встроенный 4G-модем либо через локальную сеть. Если произойдут какие-либо внештатные ситуации, оповещения об этом будут отправлены ответственным сотрудникам, в том числе и через канал мессенджера Telegram.

Дополнительные фото

К контроллеру добавлен 6-канальный модуль реле WB-MR6CU v.2. Реле как раз управляет клапанами и насосами, включает вентилятор и пьезоэлектрические излучатели.

В контроллер Wiren Board установлен модуль WBE2R-R-ZIGBEE, отвечающий за подключение устройств Zigbee. Интегратор выбрал беспроводные датчики температуры и влажности Sonoff Zigbee, через которые дополнительно снимается телеметрия об успешной работе установки. Также проводятся эксперименты с датчиком хлора (при использовании хлорноватистой кислоты).

Каждый технологический процесс, описанный выше, занимает известное время. Если за это время какой-то датчик не сработал, появляется повод отправить оповещение дежурному инженеру. Контролируются все датчики уровней жидкости, но также учитывается и датчик влажности в цехе. Мы бы предложили коллегам добавить датчик тока на вентилятор и резервное питание WBMZ-BATTERY на случай отключения питания. К сожалению, такие казусы тоже случались.

Обработка нештатных ситуаций

При кажущейся простоте работы программисту было немало: «Бизнес-логика» составляет только 20% кода, остальное — всевозможные проверки. Также, поскольку  проект являлся пилотным, каждое изменение в  аппаратной конфигурации  приводило к нюансам в поведении остального оборудования, которые тянули за собой модификацию кода. Приведем некоторые примеры.

1. Замена сливного клапана на насос стала приводить к «завоздушиванию» системы, и даже дополнительные датчики и временные ограничения не позволили на 100% обеспечить гарантию работоспособности узла. Пришлось экспериментировать: вносить изменения в общий конструктив, осуществлять переработку ПО и снова проводить весь цикл работ по наладке. 

2. Эффективная работа излучателя возможна при наличии определенной высоты столба жидкости над ним. Она не может быть выше либо ниже определенных значений. Для контроля используются два поплавковых датчика. Теперь представьте, что установка запустила рабочий процесс, а первый датчик так и не сработал — излучатель не должен включиться. Еще хуже, если первый датчик не включился, а второй по какой-то причине сработал. Очевидно, что либо с датчиком проблема, либо закончилась жидкость в резервуаре хранения готовой смеси, либо не открылся клапан, либо засор в системе подачи... И таких «либо» в процессе отладки возникает бесчисленное множество.

3. Для осушения камеры был разработан непростой алгоритм. В нем и вентилятор переключается на вытяжку, и производятся кратковременные включения излучателя для выброса накапливающегося в выемках раствора, и периодическая откачка сбегающего по стенкам раствора…

Изучив особенности поведения всех узлов и агрегатов была составлена технологическая карта  проверки компонентов устройства, которую и запрограммировали. Теперь  99% отклонений выявляется при лабораторных испытаниях, а не в условиях работающего производства.

Дополнительные фото

Заключение

Не только современные пищевые производства, а еще и ритейл, и общественные пространства требуют условий, когда концентрация патогенных микроорганизмов не должна превышать санитарных норм. Еще строже требования к санитарной безопасности в медицинских учреждениях. Поэтому к вопросу дезинфекции следует подходить ответственно.

Нам удалось познакомиться с установкой дезинфекции, которая ночью заполняет помещение туманом с дезинфицирующей жидкостью, включая самые труднодоступные уголки. Туман осаждается на поверхностях и убивает микроорганизмы. 

Установка работает полностью автоматически на оборудовании Wiren Board, нареканий по надежности не было. Раз в три месяца в установку необходимо доливать концентрат дезинфицирующей жидкости. 

Нам было интересно узнать, что туман может использоваться не только для увлажнения, но и для дезинфекции.

Универсальный контроллер позволяет гибко расширять возможности системы. Например, через Zigbee к нему были подключены датчики влажности и температуры. А через Modbus в лаборатории тестируется дорогой датчик хлора.

Пишите в комментариях, если у вас остались вопросы.