Arquitetura de controle redefinida - graças ao IO-Link
A solução tudo-em-um para I/O e segurança aumenta a eficácia global do equipamento (OEE)
Setor:Setor de alimentos e embalagensCliente:CP Packaging
A CP Packaging em Appleton, Wisconsin, produz máquinas horizontais de formar, encher e selar principalmente para a indústria alimentícia. A empresa integrou a arquitetura de controle IO-Link da Balluff em suas máquinas de embalagem a vácuo VisionPak™ e agora se beneficia das vantagens adicionais da solução de segurança da Balluff e do manuseio e configuração eficientes de dispositivos analógicos e digitais no sistema.
À medida que os fabricantes se esforçam para implementar conceitos de fábrica inteligente, como as tecnologias da Internet Industrial das Coisas (IIoT), para aumentar a eficiência e o crescimento, é fundamental que eles tenham em mente as soluções de segurança. As soluções de segurança via IO-Link combinam automação e segurança para permitir uma produção mais eficiente e, ao mesmo tempo, proteger funcionários e ativos.
Quando Ryan Hartter, gerente de engenharia da CP Packaging, um fabricante OEM de equipamentos inovadores de embalagem horizontal a vácuo em Appleton, Wisconsin, estava procurando soluções para o sistema de segurança em suas máquinas VisionPak, ele sabia que precisava de ferramentas para configurar, controlar e monitorar o sistema de segurança.
Hartter começou a procurar uma solução de segurança depois de saber que sua solução de segurança anterior não seria mais suportada. Com a Balluff, ele encontrou uma solução de segurança mais robusta e valiosa. A Balluff é especializada em fornecer produtos confiáveis e robustos de sensoriamento industrial, rede e identificação industrial para evitar tempo de inatividade, eliminar erros e inovar a automação para seus clientes. A CP Packaging descobriu que o módulo de hub de segurança IO-Link da Balluff é uma solução de segurança vantajosa e valiosa. Para as máquinas VisionPak, a arquitetura de controle IO-Link da Balluff ofereceu funcionalidade e flexibilidade aprimoradas.
A Balluff forneceu I/Os digitais e analógicas e soluções de segurança para a arquitetura de rede Profibus habilitada para segurança existente que a CP Packaging já havia desenvolvido - uma grande vantagem para a CP Packaging. Essa solução reduz o cabeamento, é mais fácil de configurar e fornece feedback em tempo real sobre todos os dados relacionados à segurança. Isso permite que a CP Packaging informe melhor o usuário sobre a causa e o motivo exato de um erro de segurança.
Depois que a CP Packaging percebeu o valor dos recursos e capacidades de segurança, foi fácil ver o benefício geral da integração dos produtos Balluff nas máquinas. O uso da solução IO-Link da Balluff e das ferramentas de interface de dispositivos na máquina VisionPak reduz os custos, reduz a mão de obra e fornece diagnósticos aprimorados - um componente necessário para a Indústria 4.0. E seus recursos podem ser facilmente estendidos a todo o armazém.
Na máquina VisionPak, a I/O remota é roteada por meio de módulos IO-Link da Balluff - módulos configuráveis com 16 entradas/saídas digitais. Além disso, o módulo de entrada analógica configurável é usado para as entradas RTD (Resistance Temperature Device) e termopar. Esses módulos permitem que o CP Packaging configure cada uma das 8 portas.
Atualmente, são usados três tipos: entrada de 0-10 VCC, entrada de 4-20 mA e entrada de RTD PT100, todas no mesmo módulo de 8 portas. O módulo de entrada analógica oferece grande flexibilidade, informações valiosas sobre dados de tempo de execução e informações simples que os engenheiros da CP Packaging podem usar em outras partes do aplicativo - e eles não precisam adicionar vários dispositivos para lidar com três tipos diferentes de dados.
De acordo com Hartter, outro benefício da conexão de dispositivos analógicos via IO-Link da Balluff é o isolamento de circuitos e dispositivos, especialmente os RTDs usados para aquecedores de 277V. Em um ambiente de alta umidade, uma grande vantagem do sistema é que as fontes de erro podem ser minimizadas ou localizadas. Ao mover os RTDs para o módulo analógico IO-Link, o módulo analógico no chassi do PLC não é mais necessário. Na arquitetura de rede anterior da CP Packaging, um módulo IO analógico caro e reprogramado no backplane do CLP tinha de ser substituído em caso de curto-circuito. Após a substituição, o módulo precisava ser reconfigurado com software de terceiros. Em casos mais graves, um curto-circuito poderia se espalhar para o backplane do CLP e causar tempo de inatividade adicional devido à necessidade de substituição de peças, mais programação ou uma variedade de outros problemas.
Atualmente, os módulos IO-Link analógicos configuráveis da Balluff permitem que os dispositivos RTD sejam conectados ao bloco IO montado na máquina em vez de no gabinete de controle. Isso fornece ao CP Packaging proteção contra curto-circuito no dispositivo e também em cada porta. Essa proteção é valiosa, pois um curto-circuito afeta somente aquela porta. Um curto-circuito não desativa o bloco mestre ou outros dispositivos no backplane. Isso protege toda a rede e reduz o tempo de inatividade não planejado. A configuração do bloco e do dispositivo é realizada por meio do PLC.
Essa nova configuração simplificou a conexão de dispositivos a partir de uma perspectiva analógica. A CP Packaging agora usa apenas cabos de dispositivo padrão de 4 fios que vão diretamente do módulo IO-Link analógico para os dispositivos, minimizando o tempo de fiação, os custos e os erros. Do ponto de vista do CLP, o uso de um cabo padrão de 4 fios para os dispositivos analógicos significa que a escala - conversão de valores de corrente para temperatura - não é necessariamente necessária.
O IO-Link monitora os valores e os exibe na página da interface do navegador. Ao carregar o arquivo IODD (IO Device Description) no mestre, os dados do processo podem ser lidos; caso contrário, eles seriam exibidos em formato hexadecimal. A máquina VisionPak recebe a tensão de referência de 0 a 10 VCC como um parâmetro configurado na página da Web, em vez de qualquer valor de contador. O sistema fornece dados de temperatura em Celsius, enquanto a tensão em miliamperes é usada para exibir os dados em unidades legíveis por humanos.
Para a manutenção e o diagnóstico da máquina VisionPak, o feedback analógico em unidades significativas facilita a compreensão pela equipe de manutenção. Outra vantagem é que a equipe de manutenção pode se conectar à rede para acessar as informações fornecidas pelos próprios módulos. Por meio da página de interface do navegador mestre IO-Link, eles recebem todas as informações, bem como os dados externos ao CLP, sem precisar interromper o programa do CLP ou carregar o software da IHM. Eles podem simplesmente exibir essas informações na IHM. Isso significa que eles estão mais bem preparados e podem reduzir seus tempos de serviço.
Graças a essa nova configuração de I/O contínua, tanto para dispositivos analógicos quanto digitais, os tempos de inicialização foram reduzidos de dias para horas. Com os dispositivos analógicos da CP Packaging, o operador pode ir diretamente para a IHM e, quando um dispositivo é substituído, o operador pode pressionar um botão e a configuração é carregada diretamente no dispositivo.
Com os dispositivos digitais da CP Packaging, essa configuração é transferida inteiramente por meio dos mestres IO-Link. A Hartter pode adicionar e remover facilmente dispositivos digitais plug-and-play padrão sem a necessidade de uma grande fiação e possui diagnósticos em nível de porta para esses dispositivos padrão. Um novo dispositivo plug-and-play é registrado automaticamente quando é conectado. A Balluff foi capaz de ajudar a CP Packaging a economizar espaço e tornar as áreas de máquinas mais claras e acessíveis.
As soluções da Balluff tiveram claramente um efeito dramaticamente positivo para a CP Packaging. Originalmente, a empresa queria apenas controlar, configurar e monitorar seu sistema de segurança em suas máquinas VisionPak, mas com a parceria com a Balluff, ela conseguiu simplificar sua arquitetura de controle e gerenciar e configurar de forma mais eficiente os dispositivos analógicos e digitais nas máquinas VisionPak.
Além disso, a CP Packaging obteve outros benefícios:
- Maiores volumes de produção com os mesmos recursos e sem expandir a área de produção
- Aumento da eficiência geral do equipamento, reduzindo o tempo de inatividade planejado e não planejado
- Redução dos custos de manutenção da máquina para os usuários finais
Sobre os produtos:
Máquina VisionPak