Przykłady zastosowania sieci Ethernet Powerlink w przemyśle pakującym

Zawsze odpowiednio zapakowany

Przemysł pakujący ciągle wprowadza nowe metody ochrony, przechowywania i eksponowania wysokiej jakości artykułów żywnościowych i dóbr konsumpcyjnych. Z tego powodu przemysł ten jest zawsze w czołówce, jeśli chodzi o wykorzystanie najnowocześniejszych maszyn i koncepcji systemów. Branża pakująca stawia też wyjątkowo wysokie wymagania odnośnie architektury i komponentów automatyzacji. Bardzo często nowe koncepcje sterowania, mające wpływ również na inne branże, rodzą się właśnie w tym przemyśle. Nie dziwi, więc fakt, iż wiodące firmy z branży opakowań szybko zainteresowały się siecią ETHERNET Powerlink. Wysokie wymagania tego przemysłu są idealnie spełnione przez sprawdzone rozwiązanie czasu rzeczywistego na bazie Ethernetu.

Jak doskonale sprawuje się ETHERNET Powerlink w praktycznych zastosowaniach można sprawdzić na przykładzie znanego producenta maszyn do produkcji woreczków: należąca do Jagenberg AG, Lemo Maschinenbau GmbH, która rozwija i buduje systemy do produkcji plastikowych torebek i różnego rodzaju worków. Wytwarzane i oferowane maszyny odpowiadają wszystkim dostępnym na rynku trendom technologii folii.

Jedną z ciekawszych innowacyjnych realizacji firmy Lemo jest system pakujący DKT/CT z 19 osiami, służący do zgrzewania plastikowych toreb podręcznych o różnych formatach. Osie są połączone siecią ETHERNET Powerlink i sprzężone ze sobą za pomocą elektronicznych krzywek i przekładni (synchronizacja wieloosiowa). Czas cyklu sieci wynosi 800 µs z dokładnością lepszą niż 1 µs. Wszystkie napędy muszą być w idealnej synchronizacji położeniowej, bez względu na aktualną wydajność maszyny. Wymaga to dużej dokładności synchronizacji, dużej dokładności kątowej oraz dużej sztywności prędkościowej dla wszystkich silników serwo.

Dieter Baudach, asystent kierownika ds. rozwoju, który jest odpowiedzialny za konstrukcję elektryczną maszyn, wyjaśnia, dlaczego zdecydowali się zastosować Ethernet Powerlink:
“Podoba nam się to, że występuje wyjątkowo niska odchyłka taktu i nadzwyczaj wysoka szybkości transmisji danych. Pozwala to zagwarantować najwyższą jakość folii, jak również nadzwyczaj szybką wymianę danych w ramach całego systemu.”“

Najważniejsze, że synchronizacja serwonapędów przebiega w czasie rzeczywistym. Dieter Baudach wypowiada się na ten temat: “Maszyna może być konfigurowana nawet podczas jej pracy. Innymi słowy, operator może zmienić funkcję synchronizacji jednego napędu względem innego napędu także podczas jego pracy – za pomocą zmiany elektronicznej przekładni.” Szybkość wszystkich serwonapędów może być kontrolowana synchronicznie tak, że prędkość produkcji może być zmieniana. Baudach stwierdza: “Podczas przetwarzania cienkiej folii, absolutnie krytyczne jest to, aby transport materiału był równoczesny i spójny dla wszystkich napędów. Jest to jedyny sposób by zapewnić, że folia jest jednorodna oraz że nie występują nadmierne naprężania czy rozciąganie.” Lemo DKT/CT z sukcesem podbiła rynek.

KMK Maschinen AG w Szwajcarii jest częścią koncernu PackSys Global, produkującej specjalne maszyny dla przemysłu pakującego. KMK rozwija i produkuje maszyny dla wytwarzania tub z plastiku i laminatu. Jednym z ich głównych obszarów specjalizacji jest formowanie przez kompresję polimerów (PE i inni) w górnej części tuby oraz jednoczesne połączenie z cylindrem tuby w celu utworzenia produktu końcowego. Ta opatentowana procedura pozwala na produkcję tub w sposób najbardziej wydajny i efektywny kosztowo.

ETHERNET Powerlink jest używany przez KMK Maschinen w nowej maszynie HPM do produkcji tub. „Wymagania odnośnie dynamiki systemu nie mogły już być spełnione przez fieldbus,“ wyjaśnia inżynier Juliusza Läubli, kierownik projektu elektroniki w KMK Maschinen AG.

W tej sieci będzie finalnie zsynchronizowanych do 15 napędów i 4 rozproszonych stacji.

“Z czasem cyklu 800 µs dla wymiany danych jesteśmy całkowicie bezpieczni. Zmniejszone nakłady na okablowanie - używając standardowych produktów ze świata IT - gwarantują modułową rozbudowę systemu i obniżają koszty utrzymania i prac serwisowych. Również w przestrzeni maszyny okablowanie zostało znacząco zredukowane.”

Włączenie maszyny w sieć zakładową jest również rozważane. ETHERNET Powerlink jest oparty na standardach Internetowych, które umożliwiają kompletną komunikację na wszystkich poziomach fabryki. Ponieważ HPM jest używana na całym świecie, będzie wymagana efektywna koncepcja utrzymania i serwisowania maszyny. Bezproblemowe serwisowanie przez Internet lub modem jest zagwarantowane aż do poziomu napędu czy stacji wejść/wyjść poprzez protokoły Ethernet. Komponenty automatyzacji mogą być łatwo monitorowane i programowane używając dowolnego interfejsu i z jakiegokolwiek punktu na świecie - tak jakby technik stał obok maszyny.

Od 1952, Tetra Pak specjalizuje się w pakowaniu napoi oraz płynnych artykułów żywnościowych. Dzisiaj, według ich własnej definicji, firma zapewnia “więcej niż tylko pakowanie”. Tetra Pak rozwija wydajne procesy i nowoczesne konstrukcje oraz całe systemy napełniania dla setek różnych typów opakowań - od kartonów do plastikowych butelek.

Sukces Tetra Pak opiera się na jej innowacyjności. Tetra Pak Research & Development AB w Lund, w Szwecji jest odrębnym podmiotem w korporacji Tetra Pak odpowiedzialnym za śledzenie trendów rynkowych i technologicznych osiągnięć - aby zapewnić firmie przewagę konkurencyjną.
W fazie wyboru architektury przyszłych strategicznych platform maszyn Tetra Pak R&D dowiedział się o B&R i ETHERNET Powerlink. Precyzja i wydajność systemu szybko przekonały zespół Tetra Pak do bliższego zapoznania się z tą technologią. Wspólnie z inżynierami B&R, ETHERNET Powerlink był szczegółowo testowany na bardzo wymagającej próbnej platformie z 50 osiami i 2000 wej/wyj. Ostatecznie, sieć nie tylko sprostała bieżącym wymaganiom, ale pozostawiła margines dla przyszłych wymagań. W ten sposób zapoczątkowana współpraca między zespołem Tetra Pak R&D w Lund a B&R będzie miała ogromny wpływ na nowe koncepcje maszyn i szybko urzeczywistni nowoczesne kompleksowe systemy pakujące z Tetra Pak.