Arquitectura de control redefinida gracias a IO-Link
La solución todo en uno para E/S y seguridad aumenta la eficacia general de los equipos (OEE)
Industria:Industria alimentaria y de envasadoCliente:CP Packaging
CP Packaging en Appleton, Wisconsin, produce máquinas horizontales de formado, llenado y sellado principalmente para la industria alimentaria. La empresa ha integrado la arquitectura de control IO-Link de Balluff en sus máquinas de envasado al vacío VisionPak™ y ahora se beneficia de las ventajas añadidas de la solución de seguridad de Balluff y del manejo y la configuración eficientes de los dispositivos analógicos y digitales del sistema.
A medida que los fabricantes se esfuerzan por implementar conceptos de fábrica inteligente como las tecnologías de Internet Industrial de las Cosas (IIoT) para aumentar la eficiencia y el crecimiento, es crucial que tengan en cuenta las soluciones de seguridad. Las soluciones de seguridad a través de IO-Link combinan automatización y seguridad para permitir una producción más eficiente al tiempo que protegen a los empleados y los activos.
Cuando Ryan Hartter, director de ingeniería de CP Packaging, un fabricante OEM de innovadores equipos de envasado al vacío horizontal de Appleton, Wisconsin, buscaba soluciones para el sistema de seguridad de sus máquinas VisionPak, sabía que necesitaba herramientas para configurar, controlar y supervisar el sistema de seguridad.
Hartter comenzó a buscar una solución de seguridad después de enterarse de que su solución de seguridad anterior ya no recibiría soporte. Con Balluff encontró una solución de seguridad más robusta y valiosa. Balluff está especializada en el suministro de productos fiables y robustos de detección industrial, conexión en red e identificación industrial para evitar tiempos de inactividad, eliminar errores e innovar la automatización para sus clientes. CP Packaging encontró en el módulo concentrador de seguridad IO-Link de Balluff una solución de seguridad ventajosa y valiosa. Para las máquinas VisionPak, la arquitectura de control IO-Link de Balluff ofrecía una funcionalidad y flexibilidad mejoradas.
Balluff ofreció soluciones de E/S digitales y analógicas y de seguridad para la arquitectura de red Profibus habilitada para seguridad que CP Packaging ya había desarrollado, lo que supuso una gran ventaja para CP Packaging. Esta solución reduce el cableado, es más fácil de configurar y proporciona información en tiempo real sobre todos los datos relacionados con la seguridad. Esto permite a CP Packaging informar mejor al usuario sobre la causa y el motivo exacto de un error de seguridad.
Una vez que CP Packaging se dio cuenta del valor de las funciones y capacidades de seguridad, fue fácil ver el beneficio general de integrar los productos Balluff en las máquinas. El uso de la solución IO-Link de Balluff y las herramientas de interfaz de dispositivos en la máquina VisionPak disminuye los costes, reduce la mano de obra y proporciona un diagnóstico mejorado, un componente necesario para la Industria 4.0. Y sus capacidades se pueden ampliar fácilmente a todo el almacén.
En la máquina VisionPak, las E/S remotas se enrutan a través de módulos IO-Link de Balluff, módulos configurables con 16 entradas/salidas digitales. Además, el módulo de entrada analógica configurable se utiliza para las entradas RTD (Resistance Temperature Device) y de termopar. Estos módulos permiten a CP Packaging configurar cada uno de los 8 puertos.
Actualmente se utilizan tres tipos: entrada 0-10 VDC, entrada 4-20 mA y entrada RTD PT100, todas en el mismo módulo de 8 puertos. El módulo de entrada analógica proporciona una gran flexibilidad, valiosa información de datos en tiempo de ejecución e información sencilla que los ingenieros de CP Packaging pueden utilizar para otras partes de la aplicación, y no tienen que añadir varios dispositivos para gestionar tres tipos de datos diferentes.
Según Hartter, otra ventaja de conectar dispositivos analógicos a través de IO-Link de Balluff es el aislamiento de circuitos y dispositivos, especialmente los RTD utilizados para calentadores de 277V. En un entorno de alta humedad, una gran ventaja del sistema es que se pueden minimizar o localizar las fuentes de error. Al trasladar los RTD al módulo analógico IO-Link, ya no es necesario el módulo analógico en el chasis del PLC. En la arquitectura de red anterior de CP Packaging, en caso de cortocircuito había que sustituir un costoso módulo analógico IO reprogramado en la placa base del PLC. Tras la sustitución, el módulo tenía que reconfigurarse con software de terceros. En casos más graves, un cortocircuito podía propagarse al backplane del PLC y causar tiempos de inactividad adicionales debido a la necesidad de sustituir piezas, más programación o una variedad de otros problemas.
Hoy en día, con los módulos IO-Link analógicos configurables de Balluff, los dispositivos RTD pueden conectarse al bloque IO montado en la máquina en lugar de en el armario de control. Esto proporciona a CP Packaging una protección contra cortocircuitos en el dispositivo y también en cada puerto. Esta protección es valiosa porque un cortocircuito sólo afecta a ese puerto. Un cortocircuito no inhabilita el bloque maestro ni otros dispositivos del backplane. Esto protege toda la red y reduce el tiempo de inactividad imprevisto. La configuración del bloque y del dispositivo se realiza a través del PLC.
Esta nueva configuración ha simplificado la conexión de dispositivos desde una perspectiva analógica. CP Packaging ahora sólo utiliza cables de dispositivo estándar de 4 hilos que van directamente desde el módulo analógico IO-Link a los dispositivos, lo que minimiza el tiempo de cableado, los costes y los errores. Desde la perspectiva del PLC, el uso de un cable estándar de 4 hilos para los dispositivos analógicos significa que no es necesario escalar, es decir, convertir los valores de corriente en valores de temperatura.
IO-Link supervisa los valores y los muestra en la página de interfaz del navegador. Al cargar el archivo IODD (IO Device Description) en el maestro, se pueden leer los datos del proceso; de lo contrario, se mostrarían en formato hexadecimal. La máquina VisionPak recibe la tensión de referencia de 0-10 V CC como un parámetro configurado en la página web, en lugar de cualquier valor de contador. El sistema proporciona los datos de temperatura en grados Celsius, mientras que la tensión en miliamperios se utiliza para mostrar los datos en unidades legibles para el ser humano.
Para el mantenimiento y el diagnóstico de la máquina VisionPak, la información analógica en unidades significativas facilita su comprensión por parte del personal de mantenimiento. Otra ventaja es que el personal de mantenimiento puede conectarse a la red para acceder a la información proporcionada por los propios módulos. A través de la página de interfaz del navegador maestro IO-Link, reciben toda la información y los datos externos al PLC sin tener que interrumpir el programa del PLC ni cargar el software HMI. Simplemente pueden visualizarlos en la HMI. Esto significa que están mejor preparados y pueden acortar sus tiempos de servicio.
Gracias a esta nueva configuración IO sin fisuras, tanto para dispositivos analógicos como digitales, los tiempos de puesta en marcha se han reducido de días a horas. Con los dispositivos analógicos de CP Packaging, el operario puede ir directamente a la HMI y, cuando se sustituye un dispositivo, puede pulsar un botón y la configuración se carga directamente en el dispositivo.
Con los dispositivos digitales de CP Packaging, esta configuración se transfiere íntegramente a través de los maestros IO-Link. Hartter puede añadir y eliminar fácilmente dispositivos digitales plug-and-play estándar sin necesidad de recableados importantes y dispone de diagnósticos a nivel de puerto para estos dispositivos estándar. Un nuevo dispositivo plug-and-play se registra automáticamente cuando se conecta. Balluff pudo ayudar a CP Packaging a ahorrar espacio y a hacer las zonas de máquinas más claras y accesibles.
Las soluciones de Balluff han tenido un efecto claramente positivo para CP Packaging. Originalmente, la empresa sólo quería controlar, configurar y supervisar su sistema de seguridad en sus máquinas VisionPak, pero al asociarse con Balluff, pudo simplificar su arquitectura de control y gestionar y configurar más eficientemente los dispositivos analógicos y digitales en las máquinas VisionPak.
Además, CP Packaging obtuvo otras ventajas:
- Mayores volúmenes de producción con los mismos recursos y sin necesidad de ampliar la superficie de producción
- Aumento de la eficiencia general de los equipos gracias a la reducción de los tiempos de inactividad planificados y no planificados
- Reducción de los costes de mantenimiento de la máquina para los usuarios finales
Acerca de los productos:
Máquina VisionPak