Une nouvelle définition de l'architecture de commande - grâce à IO-Link
Une solution tout-en-un pour les E/S et la sécurité améliore l'efficacité globale de l'usine (OEE)
de l'industrie :Industrie alimentaire et de l'emballage |Client :CP Packaging
CP Packaging à Appleton, Wisconsin, produit des machines horizontales de formage, de remplissage et de scellage, principalement pour l'industrie alimentaire. L'entreprise a intégré l'architecture de commande IO-Link de Balluff dans ses machines d'emballage sous vide VisionPak™ et profite désormais des avantages supplémentaires de la solution de sécurité de Balluff, ainsi que de la manipulation et de la configuration efficaces des appareils analogiques et numériques dans le système.
Étant donné que les fabricants s'efforcent de mettre en œuvre des concepts d'usine intelligente, tels que les technologies de l'Internet industriel des objets (IIoT), afin d'améliorer l'efficacité et la croissance, il est essentiel qu'ils gardent un œil sur les solutions de sécurité. Les solutions de sécurité via IO-Link combinent l'automatisation et la sécurité pour permettre une production plus efficace tout en protégeant les employés et les installations.
Lorsque Ryan Hartter, directeur technique chez CP Packaging, un fabricant OEM d'équipements d'emballage sous vide horizontaux innovants à Appleton, Wisconsin, a cherché des solutions pour le système de sécurité de ses machines VisionPak, il a compris qu'il avait besoin d'outils pour configurer, contrôler et surveiller le système de sécurité.
Hartter a commencé à chercher une solution de sécurité après avoir appris que sa solution de sécurité actuelle ne serait plus prise en charge. Il a trouvé chez Balluff une solution de sécurité plus robuste et de plus grande valeur. Balluff est spécialisé dans la fourniture de produits fiables et robustes pour les capteurs industriels, la mise en réseau et l'identification industrielle, afin d'éviter les temps d'arrêt, d'éliminer les erreurs et d'innover dans l'automatisation de ses clients. CP Packaging a trouvé dans le module hub de sécurité IO-Link de Balluff une solution de sécurité avantageuse et précieuse. Pour les machines VisionPak, l'architecture de commande IO-Link de Balluff offrait une fonctionnalité et une flexibilité améliorées.
Balluff a fourni des E/S numériques et analogiques ainsi que des solutions de sécurité pour l'architecture de réseau Profibus de sécurité existante, que CP Packaging avait déjà développée - un grand avantage pour CP Packaging. Cette solution réduit le câblage, est plus facile à configurer et fournit un retour d'information en temps réel sur toutes les données relatives à la sécurité. CP Packaging peut ainsi mieux informer l'utilisateur sur la cause et la raison exacte d'une erreur de sécurité.
Lorsque CP Packaging a reconnu la valeur des fonctions et des capacités de sécurité, il a été facile de voir les avantages globaux de l'intégration des produits Balluff dans les machines. L'utilisation de la solution IO-Link de Balluff et des outils d'interface de dispositif sur la machine VisionPak réduit les coûts, diminue la charge de travail et offre des possibilités de diagnostic améliorées - un composant nécessaire pour l'industrie 4.0. Et ses capacités peuvent être facilement étendues à l'ensemble de l'entrepôt.
Sur la machine VisionPak, les E/S distantes sont acheminées via des modules IO-Link Balluff - des modules configurables avec 16 entrées/sorties numériques. En outre, le module d'entrée analogique configurable est utilisé pour les entrées RTD (Resistance Temperature Device) et thermocouple. Ces modules permettent à CP Packaging de configurer chacun des 8 ports.
Actuellement, trois types sont utilisés : l'entrée 0-10 VDC, l'entrée 4-20 mA et l'entrée PT100 RTD, toutes sur le même module à 8 ports. Le module d'entrée analogique offre une grande flexibilité, des informations précieuses sur les données d'exécution et des informations simples que les ingénieurs de CP Packaging peuvent utiliser pour d'autres parties de l'application - et ils n'ont pas besoin d'ajouter plusieurs appareils pour traiter trois types de données différents.
Selon Hartter, un autre avantage de la connexion d'appareils analogiques via Balluff IO-Link réside dans l'isolation des circuits et des appareils, en particulier pour les RTD utilisés pour les chauffages 277 V. "L'isolation des circuits et des appareils est un avantage important. Dans un environnement très humide, l'un des grands avantages du système est de pouvoir minimiser ou localiser les sources d'erreur. En déplaçant les RTD sur le module analogique IO-Link, le module analogique dans le châssis de l'API n'est plus nécessaire. Dans l'ancienne architecture de réseau de CP Packaging, en cas de court-circuit, il fallait remplacer un module IO analogique coûteux et reprogrammé dans le fond de panier de l'API. Après le remplacement, le module devait ensuite être reconfiguré à l'aide d'un logiciel tiers. Dans des cas plus graves, un court-circuit pouvait se propager au fond de panier de l'API et entraîner des temps d'arrêt supplémentaires, car des pièces devaient être remplacées, un travail de programmation plus important était nécessaire ou une multitude d'autres problèmes pouvaient survenir.
Aujourd'hui, les modules IO-Link analogiques configurables de Balluff permettent de connecter des appareils RTD au bloc IO, qui est monté sur la machine plutôt que dans l'armoire électrique. Cela offre à CP Packaging une protection contre les courts-circuits sur l'appareil et également sur chaque port. Cette protection est précieuse dans la mesure où un court-circuit n'affecte que ce port. Un court-circuit ne désactive ni le bloc maître ni les autres appareils sur le fond de panier. Cela protège l'ensemble du réseau et réduit les temps d'arrêt imprévus. La configuration du bloc et de l'appareil se fait via l'API.
Cette nouvelle configuration a simplifié la connexion des appareils d'un point de vue analogique. CP Packaging utilise désormais uniquement des câbles d'appareil standard à quatre fils qui vont directement du module IO-Link analogique aux appareils, ce qui minimise le temps de câblage, les coûts et les erreurs. Du point de vue de l'API, l'utilisation d'un câble standard à 4 fils pour les appareils analogiques signifie qu'une mise à l'échelle - c'est-à-dire la conversion de l'intensité du courant en valeurs de température - n'est pas absolument nécessaire.
IO-Link surveille les valeurs et les affiche sur la page d'interface du navigateur. En chargeant le fichier IODD (IO Device Description) sur le maître, les données de processus peuvent être lues ; sinon, elles seraient affichées en format hexadécimal. La machine VisionPak reçoit la tension de référence de 0-10 VDC comme paramètre configuré sur la page web, par opposition à n'importe quelle valeur de comptage. Le système fournit des données de température en Celsius, tandis que la tension en milliampères est utilisée pour afficher les données en unités lisibles par l'homme.
Pour la maintenance et le diagnostic de la machine VisionPak, le retour analogique en unités significatives facilite la compréhension par le personnel de maintenance. Un autre avantage réside dans le fait que le personnel de maintenance peut se connecter au réseau pour accéder aux informations fournies par les modules eux-mêmes. Grâce à la page d'interface du navigateur maître IO-Link, ils obtiennent toutes les informations ainsi que les données qui se trouvent en dehors de l'API, sans devoir interrompre le programme de l'API ou charger le logiciel IHM. Ils peuvent simplement les afficher sur l'IHM. Ils sont ainsi mieux préparés et peuvent réduire leurs temps d'intervention.
Grâce à cette nouvelle configuration IO sans faille - aussi bien pour les appareils analogiques que numériques - les temps de démarrage ont pu être réduits de plusieurs jours à quelques heures. Pour les appareils analogiques de CP Packaging, l'opérateur peut aller directement à l'IHM et lorsqu'un appareil est remplacé, l'opérateur peut appuyer sur un bouton et la configuration est directement chargée sur l'appareil.
Sur les appareils numériques de CP Packaging, cette configuration est entièrement transmise via les maîtres IO-Link. Hartter peut facilement ajouter et retirer des appareils numériques plug-and-play standard sans qu'il soit nécessaire de procéder à un recâblage important et dispose d'un diagnostic au niveau des ports pour ces appareils standard. Un nouveau dispositif plug-and-play s'enregistre automatiquement lorsqu'il est connecté. Balluff a pu aider CP Packaging à économiser de l'espace et à rendre les zones de la machine plus claires et plus accessibles.
Les solutions de Balluff ont clairement eu un effet positif considérable pour CP Packaging. À l'origine, l'entreprise souhaitait uniquement commander, configurer et surveiller son système de sécurité dans ses machines VisionPak, mais le partenariat avec Balluff lui a permis de simplifier son architecture de commande et de gérer et configurer plus efficacement les dispositifs analogiques et numériques dans les machines VisionPak.
En outre, CP Packaging a obtenu d'autres avantages :
- des volumes de production plus élevés avec les mêmes ressources et sans extension de la surface de production
- augmentation de l'efficacité globale de l'installation grâce à la réduction des temps d'arrêt planifiés et non planifiés
- Réduction des coûts de maintenance des machines pour les utilisateurs finaux.
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VisionPak Machine