Modułowa automatyzacja, mniej tworzyw sztucznych

Z perspektywy producentów maszyn nie opłaca się tworzyć i utrzymywać osobnej serii produkcyjnej dla każdej formy opakowań. Znacznie bardziej ekonomiczne są koncepcje instalacji o budowie modułowej, takie jak seria maszyn XLU, którą działające na międzynarodowym rynku przedsiębiorstwo ILLIG Maschinenbau GmbH & Co. KG opracowało przy użyciu nowoczesnego zestawu rozwiązań automatyzacyjnych ctrlX AUTOMATION firmy Bosch Rexroth.

  ILLIG to przedsiębiorstwo z siedzibą w niemieckim Heilbronn, należące do czołowych dostawców termoformierek i systemów pakowania oraz systemów narzędzi do kartonu, papieru i tworzywa sztucznego. To rodzinna firma o bogatej tradycji. Jej przyszłościowa seria maszyn XLU, która została zaprezentowana na targach Interpack 2023, znacznie rozszerza możliwości w zakresie laminowania celulozy i kaszerowania kartonu. Z myślą o maksymalnej elastyczności przy wyborze lub łączeniu materiałów opakowaniowych modułowa seria XLU jest dostępna w trzech wersjach. Typ CLU służy do formowania i laminowania opakowań kartonowych, natomiast maszyny typu PLU są przeznaczone do laminowania naczyń z masy papierowej. Wersja TLU dodaje z kolei do tacek z tworzywa sztucznego kartonowe etykiety.

Cyfryzacja i ochrona inwestycji
Oprócz elastyczności ważnym wymogiem klienta było przygotowanie nowej serii produkcyjnej na przyszłość. „Maszyny do pakowania to inwestycje długoterminowe, muszą więc działać przez 20 lat i dłużej” – wyjaśnia Markus Peter, szef działu projektowania systemów elektrycznych w firmie ILLIG Maschinenbau. Aby nowe projekty maszyn były w stanie dotrzymać kroku postępującej cyfryzacji, przedsiębiorstwo ILLIG zdecydowało się na otwarte rozwiązanie do automatyzacji ctrlX AUTOMATION z oferty swojego wieloletniego partnera technologicznego – firmy Bosch Rexroth. „Nasze maszyny muszą być otwarte na przyszłe aplikacje i zmiany zarówno pod względem programowym, jak i sprzętowym” – podkreśla Markus Peter. „Firma Bosch Rexroth zaoferowała nam do tego optymalne warunki”.

Podstawa w postaci otwartej platformy automatyzacji
Wybierając ctrlX AUTOMATION, firma ILLIG postawiła na nową generację sterowników i napędów, która podobnie jak sam projekt maszyn cechuje się maksymalną elastycznością i otwartością. „Modułowa struktura rozwiązania stanowi dobrą platformę do opracowywania przyszłościowych instalacji” – wyjaśnia Markus Peter. „Otwarte komponenty sprzętowe i programowe zapewniają wysoką jakość procesów. Umożliwiają też pozyskiwanie danych na potrzeby ciągłej optymalizacji oraz zwiększania produktywności i efektywności energetycznej”.

Mniej miejsca zajmowanego w szafie sterowniczej
Oprócz platformy sterującej ctrlX CORE firma ILLIG wykorzystuje do automatyzacji swojej serii modułowych maszyn również moduły ctrlX I/O oraz kompaktowe serwonapędy ctrlX DRIVE z precyzyjnymi serwosilnikami MS2N. Obsługują one wszystkie istotne osie w takich procesach jak transport bliski, rozwijanie folii czy dostarczanie produktów za pomocą stołu obrotowego. Połączenie skalowalnej techniki napędowej oraz urządzeń dwuosiowych, przemienników częstotliwości, falowników i modułów I/O o wysokim stopniu integracji pozwala znacznie zmniejszyć szafę sterowniczą. W przypadku serii XLU oszczędność miejsca w porównaniu z tradycyjną instalacją sięga 40%.

Przyszłościowa łączność
Platforma ctrlX AUTOMATION zapewnia też producentowi maszyn dużą swobodę projektowania sieci wewnętrznych i zewnętrznych. Jako magistralę komunikacyjną na poziomie maszyn firma ILLIG wybrała standard przemysłowy EtherCAT, dzięki czemu może sprawnie włączać do sieci niestandardowe komponenty różnych producentów. „Firma Bosch Rexroth od dawna jest naszym partnerem w dziedzinie automatyzacji” – opowiada Markus Peter. Oprócz otwartości technologicznej za rozszerzeniem współpracy przemawiały doświadczenie branżowe i znakomita pomoc techniczna w obszarze aplikacji. „Otrzymaliśmy intensywne, partnerskie wsparcie przy podstawowych pracach inżynierskich nad nową serią maszyn” – mówi szef działu projektowania systemów elektrycznych. „Ta pomoc przy projektowaniu i rozplanowywaniu napędów, modułów I/O i innych komponentów bardzo ułatwiła nam dotrzymanie napiętego harmonogramu”.

Zrównoważony rozwój w automatyzacji
Dzięki nowemu, skalowalnemu zestawowi rozwiązań do automatyzacji ILLIG może w ekonomiczny sposób realizować zarówno małe, jak i złożone rozwiązania. Istotnym czynnikiem jest tu elastyczność programowania. „W zależności od potrzeb możemy użyć tego języka, który najlepiej pasuje do określonej sytuacji. Mamy przy tym do dyspozycji również popularne obecnie języki i formaty, takie jak Java, JSON czy Python” – podkreśla Markus Peter. „W dobie braku wykwalifikowanych pracowników ułatwia to poszukiwanie programistów. Nasi specjaliści szybko odnaleźli się w nowym świecie automatyzacji i wykorzystali sporo napisanego wcześniej kodu. Przy użyciu platformy ctrlX AUTOMATION bez problemu możemy też w dalszym ciągu obsługiwać ponad 20-letnią technologię. Właśnie tak wygląda zrównoważony rozwój w automatyzacji”.

Szybsze wprowadzanie nowych produktów na rynek
Jednym z fundamentów platformy ctrlX AUTOMATION jest wieloletnie doświadczenie firmy Bosch Rexroth w obszarze zastosowań związanych z ruchem. Przejawia się to również w internetowych, niskokodowych środowiskach programowania. Do wirtualnej symulacji pracy sterownika ctrlX CORE można wykorzystać komputer PC, co przyspiesza programowanie instalacji. „Szybko stworzyliśmy i uruchomiliśmy kod dla wirtualnych osi” – mówi Markus Peter. „Potem wystarczyło przestawić gotową maszynę na osie rzeczywiste, co przyniosło nam kolejne oszczędności czasowe”.

Długoterminowa obsługa i zdalna konserwacja
Oprócz różnych dyscyplin, takich jak sterowniki, programowanie, bezpieczeństwo i aplikacje, do całościowej koncepcji ctrlX AUTOMATION należy również przyszłościowy model serwisu, który obejmuje aktualizacje oprogramowania, całodobową pomoc telefoniczną i długoterminową dostępność części zamiennych na całym świecie. Dostawcy działający na rynku międzynarodowym, tacy jak ILLIG, mogą w ten sposób zabezpieczyć inwestycje swoich klientów na 25 lat i dłużej. Cyfrowe narzędzia, w tym ctrlX Digital Service Assistant, Service Indicator i ctrlX Device Portal, umożliwiają szybką diagnostykę zdalną, usuwanie błędów oraz wdrażanie nowych aplikacji i funkcji oprogramowania.

„Na potrzeby swoich prac projektowych klienci firmy Bosch Rexroth znajdą w sklepie ctrlX Store szeroką ofertę aplikacji naszej marki i dostawców zewnętrznych z ekosystemu partnerów ctrlX World, które powstały z myślą o zróżnicowanych zadaniach automatyzacyjnych w przemyśle” – wyjaśnia Tobias Gerhard, który w firmie Bosch Rexroth odpowiada za rozwój działalności w obszarze towarów konsumpcyjnych. „Udostępniamy też rozwiązania i biblioteki do samodzielnego tworzenia aplikacji, co dodatkowo zwiększa swobodę klientów”.

Przyszłościowa struktura kosztów
Jak mówi Jürgen Lochner, dyrektor ds. technicznych w firmie ILLIG, wybór platformy ctrlX AUTOMATION i powiązane z nią obniżenie całkowitego kosztu posiadania pomaga przedsiębiorstwu trwale wzmacniać jego pozycję na międzynarodowym rynku. „To unikalne połączenie technologicznej otwartości i pewności dostaw sprawia, że w tych dynamicznych czasach możemy zapewnić naszym klientom optymalną strukturę kosztów. Pozwala to nam wzmacniać naszą pozycję na międzynarodowym rynku i rozszerzać naszą koncepcję maszyn modułowych o atrakcyjne rozwiązania modernizacyjne”.

mgr inż. Dominik Skoneczny
tel.: +48 22 738 18 69
e-mail: dominik.skoneczny@boschrexroth.pl
www.boschrexroth.pl 

 

---

Ciekawa konstrukcja maszyny – modułowa, bez szafy sterowniczej, z łatwym przyłączaniem

  Firma Winkler und Dünnebier Süßwarenmaschinen GmbH (WDS) zmienia konstrukcję swoich maszyn cukierniczych na modułową, wykorzystując oferowaną przez firmę Bosch Rexroth technologię napędu bez szaf sterowniczych. Użytkownicy zyskują takie korzyści, jak szybsze uruchamianie maszyn, oszczędność miejsca i możliwość komunikacji M2M w procesie pakowania.
Modułowa konstrukcja ma wiele zalet dla producentów maszyn cukierniczych. Wstępnie zainstalowany i przetestowany wcześniej sprzęt oszczędza czas i pieniądze podczas konfiguracji na miejscu. Jednocześnie moduły, które można szybko łączyć w celu tworzenia rozwiązań dostosowanych do potrzeb klienta, ułatwiają standaryzację. Zdecentralizowane technologie napędowe firmy Bosch Rexroth odgrywają tu znaczącą rolę, ponieważ nie wymagają szafy sterowniczej, a ponadto można je szybko i łatwo okablować.

WDS demonstruje zalety i efektywność tej nowej koncepcji modułowej na przykładzie stanowiska formowania maszyny cukierniczej ConfecPRO. Może ona napełniać w ciągu minuty nawet 25 form do czekolady, galaretek lub drobnych produktów cukierniczych, w zależności od produktu i wyposażenia. Odpowiada to wydajności do trzech ton na godzinę, przy dokładności dozowania wynoszącej zaledwie 0,5% średniej masy produktu.

Zsynchronizowany transport ze zdecentralizowanym napędem
Wysokie wymagania w zakresie jakości i produktywności wymagają nie tylko precyzyjnej mechaniki, lecz również efektywnego systemu sterowania. „W większych systemach łączymy do 120 osi i 100 napędów w układzie synchronicznego transportu form” – powiedział Bernd Plies, szef działu cyfryzacji w WDS. „Każdy napęd może mieć własny, zoptymalizowany profil ruchu”. Aby osiągnąć tę decentralizację, firma WDS wybrała połączenie rozwiązania napędu bez szafy sterowniczej IndraDrive Mi oraz systemu sterowania ruchem IndraDrive MLC. „Współpracujemy z firmą Bosch Rexroth od około trzydziestu lat. Nie znamy innego dostawcy oferującego równie zaawansowane rozwiązanie, które można zintegrować z naszymi maszynami w sposób tak elastyczny i bez dodatkowego wysiłku, włącznie z zasilaczami o klasie ochrony IP65”.

W tego typu modułowej maszynie cukierniczej system IndraMotion MLC koordynuje około 40 elektronicznie zsynchronizowanych ruchów związanych z transportem, wykorzystując własny, zdecentralizowany napęd. W ten sposób formy z poliwęglanu mogą być płynnie transportowane przez maszynę za pomocą napędu łańcuchowego, zgodnie z zasadą luźnej formy. Po czasie rozgrzewania następuje pierwszy proces formowania, z wykorzystaniem płynnej czekolady. Następnie za pomocą opatentowanej technologii Flash Shell Cooling tworzona jest skorupa, która zostaje ponownie napełniona, schłodzona i zamknięta. Sterownik może podłączyć jednostkę dozującą i inne pojedyncze osie zgodnie z wymaganiami.

Szybkie uruchamianie bez szafy sterowniczej
Modułowa konstrukcja sprawia, że instalacja elektryczna na miejscu wymaga nawet o 70% mniej pracy. Stosowane wcześniej przewody zasilania i sprzężenia zwrotnego prowadzące do centralnej szafy sterowniczej nie są już potrzebne. Zamiast tego, poszczególne moduły napędu są podłączane za pomocą kabli hybrydowych metodą łańcuchową. W porównaniu z poprzednią generacją maszyn, WDS potrzebuje teraz o ponad 50 procent mniej kabli zasilających i przewodów sprzężenia zwrotnego. W pierwszej maszynie ConfecPRO szafa sterownicza miała tylko 1,8 m długości a nie 12 m, jak miało to miejsce wcześniej. Najnowsza generacja w ogóle nie wymaga takiej szafy. Mniejsze jest również zużycie energii: zastąpienie wcześniejszych centralnych układów chłodzenia zdecentralizowanymi obudowami wyposażonymi w wentylatory filtrujące sprawiło, że moc wymagana do kontroli temperatury zmniejszyła się łącznie o 7,5 kW. Wykorzystanie energii odzyskanej poprzez sprzężenie magistrali DC serwomechanizmu dodatkowo poprawia bilans energetyczny.

Przemysłowy Internet rzeczy (IIoT) i cyfryzacja na całej linii produkcyjnej
W przekonaniu WDS do nowej koncepcji pomogły również liczne opcje łączności systemu sterowania ctrlX CORE firmy Bosch Rexroth jako urządzenia brzegowego. Obejmują one interfejsy pionowe zgodne ze standardami WS (Weihenstephan) lub PackML (Packaging Machine Language), bezpośredni dostęp do danych za pośrednictwem systemów ERP i MES oraz komunikację poziomą w oparciu o protokół OPC UA i WS Sweets – nową bibliotekę opartą na standardach Weihenstephan. Tobias Gerhard z działu ds. rozwoju sprzedaży szybko zbywalnych towarów konsumpcyjnych w firmie Bosch Rexroth objaśnił, na czym polega potencjał oferowany przez system: „Komunikacja maszyna-maszyna (M2M) umożliwia maszynie przekazywanie informacji o jej aktualnym statusie do maszyny ją poprzedzającej i następującej po niej. Dzięki w pełni przejrzystemu strumieniowi wartości, cała linia może elastycznie dostosowywać się do nowych produktów i sytuacji – od fazy przygotowania poprzez pracę systemu formowania po pakowanie pierwotne i wtórne”. Jak twierdzi Bernd Plies, kolejną zaletą rozwiązania brzegowego ctrlX CORE jest możliwość łatwego podłączenia do platformy branżowej SweetConnect – otwartego ekosystemu platformowego opracowanego dla przemysłu cukierniczego.



mgr inż. Paweł Orzech
tel.: +48 22 738 18 76
e-mail: pawel.orzech@boschrexroth.pl
www.boschrexroth.pl