Architettura di controllo ridefinita grazie a IO-Link
La soluzione all-in-one per I/O e sicurezza aumenta l'efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE)
Industria:Industria alimentare e degli imballaggiCliente:CP Packaging
La CP Packaging di Appleton, Wisconsin, produce macchine orizzontali per la formatura, il riempimento e la sigillatura principalmente per l'industria alimentare. L'azienda ha integrato l'architettura di controllo IO-Link di Balluff nelle sue confezionatrici sottovuoto VisionPak™ e ora beneficia dei vantaggi aggiuntivi della soluzione di sicurezza di Balluff e della gestione e configurazione efficiente dei dispositivi analogici e digitali nel sistema.
Poiché i produttori si sforzano di implementare i concetti di fabbrica intelligente, come le tecnologie Industrial Internet of Things (IIoT), per aumentare l'efficienza e la crescita, è fondamentale che tengano conto delle soluzioni di sicurezza. Le soluzioni di sicurezza tramite IO-Link combinano automazione e sicurezza per consentire una produzione più efficiente, proteggendo al contempo dipendenti e beni.
Quando Ryan Hartter, responsabile della progettazione presso CP Packaging, un produttore OEM di innovativi impianti di confezionamento sottovuoto orizzontali di Appleton, Wisconsin, era alla ricerca di soluzioni per il sistema di sicurezza delle sue macchine VisionPak, sapeva di aver bisogno di strumenti per configurare, controllare e monitorare il sistema di sicurezza.
Hartter ha iniziato a cercare una soluzione di sicurezza dopo aver appreso che la sua precedente soluzione di sicurezza non sarebbe stata più supportata. Con Balluff ha trovato una soluzione di sicurezza più robusta e valida. Balluff è specializzata nella fornitura di prodotti affidabili e robusti per il rilevamento industriale, il networking e l'identificazione industriale, al fine di prevenire i tempi di fermo, eliminare gli errori e innovare l'automazione per i propri clienti. CP Packaging ha trovato nel modulo hub di sicurezza IO-Link di Balluff una soluzione di sicurezza vantaggiosa e valida. Per le macchine VisionPak, l'architettura di controllo IO-Link di Balluff ha offerto funzionalità e flessibilità migliorate.
Balluff ha fornito I/O digitali e analogici e soluzioni di sicurezza per l'architettura di rete Profibus abilitata alla sicurezza già sviluppata da CP Packaging - un grande vantaggio per CP Packaging. Questa soluzione riduce il cablaggio, è più facile da configurare e fornisce un feedback in tempo reale su tutti i dati relativi alla sicurezza. Ciò consente a CP Packaging di informare meglio l'utente sulla causa e sul motivo esatto di un errore di sicurezza.
Una volta che CP Packaging ha compreso il valore delle caratteristiche e delle capacità di sicurezza, è stato facile capire il vantaggio complessivo dell'integrazione dei prodotti Balluff nelle macchine. L'utilizzo della soluzione IO-Link di Balluff e degli strumenti di interfaccia dei dispositivi sulla macchina VisionPak abbassa i costi, riduce la manodopera e fornisce una migliore diagnostica, una componente necessaria per l'Industria 4.0. Inoltre, le sue funzionalità possono essere facilmente estese all'intero magazzino.
Sulla macchina VisionPak, l'I/O remoto viene instradato tramite moduli IO-Link di Balluff, moduli configurabili con 16 ingressi/uscite digitali. Inoltre, il modulo di ingresso analogico configurabile viene utilizzato per gli ingressi RTD (Resistance Temperature Device) e termocoppia. Questi moduli consentono al CP Packaging di configurare ciascuna delle 8 porte.
Attualmente sono utilizzati tre tipi: ingresso 0-10 VDC, ingresso 4-20 mA e ingresso RTD PT100, tutti sullo stesso modulo a 8 porte. Il modulo di ingresso analogico offre una grande flessibilità, preziose informazioni sui tempi di funzionamento e semplici informazioni che i tecnici di CP Packaging possono utilizzare per altre parti dell'applicazione, senza dover aggiungere più dispositivi per gestire tre diversi tipi di dati.
Secondo Hartter, un altro vantaggio del collegamento dei dispositivi analogici tramite Balluff IO-Link è l'isolamento dei circuiti e dei dispositivi, in particolare degli RTD utilizzati per i riscaldatori a 277V. In un ambiente ad alta umidità, un importante vantaggio del sistema è che le fonti di errore possono essere ridotte al minimo o localizzate. Spostando gli RTD sul modulo analogico IO-Link, il modulo analogico nello chassis del PLC non è più necessario. Nella precedente architettura di rete di CP Packaging, in caso di cortocircuito era necessario sostituire un costoso modulo IO analogico riprogrammato nel backplane del PLC. Dopo la sostituzione, il modulo doveva essere riconfigurato con un software di terze parti. Nei casi più gravi, un cortocircuito poteva estendersi al backplane del PLC e causare ulteriori tempi di inattività dovuti alla necessità di sostituire parti, a una maggiore programmazione o a una serie di altri problemi.
Oggi, con i moduli analogici IO-Link configurabili di Balluff, i dispositivi RTD possono essere collegati al blocco IO montato sulla macchina anziché nell'armadio elettrico. In questo modo, il CP Packaging è dotato di una protezione contro i cortocircuiti sul dispositivo e su ogni porta. Questa protezione è preziosa in quanto un cortocircuito riguarda solo quella porta. Un cortocircuito non disabilita il blocco master o altri dispositivi sul backplane. Questo protegge l'intera rete e riduce i tempi di inattività non pianificati. La configurazione del blocco e del dispositivo avviene tramite il PLC.
Questa nuova configurazione ha semplificato il collegamento dei dispositivi dal punto di vista analogico. CP Packaging ora utilizza solo cavi standard a 4 fili per i dispositivi, che passano direttamente dal modulo analogico IO-Link ai dispositivi, riducendo al minimo i tempi, i costi e gli errori di cablaggio. Dal punto di vista del PLC, l'utilizzo di un cavo standard a 4 fili per i dispositivi analogici significa che non è necessariamente necessaria la scalatura, ovvero la conversione dei valori di corrente in valori di temperatura.
IO-Link monitora i valori e li visualizza sulla pagina dell'interfaccia del browser. Caricando il file IODD (IO Device Description) sul master, è possibile leggere i dati di processo, che altrimenti verrebbero visualizzati in formato esadecimale. La macchina VisionPak riceve la tensione di riferimento 0-10 VDC come parametro configurato nella pagina web, al posto di qualsiasi valore del contatore. Il sistema fornisce i dati di temperatura in gradi Celsius, mentre la tensione in milliampere viene utilizzata per visualizzare i dati in unità leggibili dall'uomo.
Per la manutenzione e la diagnostica della macchina VisionPak, il feedback analogico in unità significative facilita la comprensione da parte del personale di manutenzione. Un altro vantaggio è che il personale di manutenzione può collegarsi alla rete per accedere alle informazioni fornite dai moduli stessi. Tramite la pagina di interfaccia del browser del master IO-Link, riceve tutte le informazioni e i dati esterni al PLC senza dover interrompere il programma del PLC o caricare il software HMI. Possono semplicemente visualizzarli sull'HMI. In questo modo sono più preparati e possono ridurre i tempi di assistenza.
Grazie a questa nuova configurazione IO senza soluzione di continuità, sia per i dispositivi analogici che per quelli digitali, i tempi di avviamento si sono ridotti da giorni a ore. Con i dispositivi analogici di CP Packaging, l'operatore può accedere direttamente all'HMI e, in caso di sostituzione di un dispositivo, può premere un pulsante e la configurazione viene caricata direttamente sul dispositivo.
Con i dispositivi digitali di CP Packaging, la configurazione viene trasferita interamente tramite i master IO-Link. Hartter può facilmente aggiungere e rimuovere dispositivi digitali plug-and-play standard senza la necessità di un cablaggio importante e dispone di una diagnostica a livello di porta per questi dispositivi standard. Un nuovo dispositivo plug-and-play si registra automaticamente quando viene collegato. Balluff è stata in grado di aiutare CP Packaging a risparmiare spazio e a rendere le aree dei macchinari più chiare e accessibili.
Le soluzioni di Balluff hanno avuto un effetto nettamente positivo per CP Packaging. Inizialmente, l'azienda voleva solo controllare, configurare e monitorare il sistema di sicurezza nelle sue macchine VisionPak, ma grazie alla collaborazione con Balluff ha potuto semplificare l'architettura di controllo e gestire e configurare in modo più efficiente i dispositivi analogici e digitali nelle macchine VisionPak.
Inoltre, CP Packaging ha ottenuto ulteriori vantaggi:
- Aumento dei volumi di produzione con le stesse risorse e senza ampliare l'area di produzione.
- Aumento dell'efficienza complessiva delle apparecchiature grazie alla riduzione dei tempi di inattività pianificati e non pianificati
- Riduzione dei costi di manutenzione della macchina per gli utenti finali
Informazioni sui prodotti:
Macchina VisionPak