Beckhoff New Automation Technology
Desde la industria alimentaria a la del cuidado personal, pasando por la de la electrónica, las medianas empresas en particular confían en la automatización de las fábricas para garantizar su crecimiento. Esto requiere tecnologías sólidas y de precio razonable que respalden de forma óptima sus objetivos de producción, que es precisamente la razón por la que la filial de Syntegon con sede en el Reino Unido incorporó al especialista en automatización Beckhoff para ampliar su cartera de soluciones modulares de embalaje. El objetivo era desarrollar una estuchadora para la industria alimentaria que pudiera integrarse de forma flexible en una línea de producción en cualquier lugar sin ocupar espacio con voluminosos armarios de control.
Syntegon, proveedor mundial de tecnología de proceso y envasado para las industrias alimentaria y farmacéutica, ha diseñado la nueva estuchadora de final de línea como una máquina básica y la ha equipado recientemente con servoaccionamientos distribuidos AMP8000 en lugar de tecnología de accionamiento mecánico. Según Pete Hyde, director de ingeniería eléctrica y de software de Syntegon, se trata de un requisito clave para la estabilidad de los procesos: «El cambio a la servotecnología nos permite sincronizar perfectamente los distintos componentes de accionamiento, lo que garantiza una colocación repetible del producto». La flexibilidad y fiabilidad que se consiguen con ello son fundamentales para el éxito de nuestros equipos».
Según Syntegon, los cambiantes requisitos económicos y de los clientes hacen que, en la fabricación de alimentos, la coherencia luche con la flexibilidad en todo momento. Desde adaptar las recetas en función de los cambios en los ingredientes hasta superar las exigencias y limitaciones de la cadena de suministro, la flexibilidad en la fabricación de alimentos es la clave del éxito, afirman. El envasado es una parte fundamental de este procedimiento, sobre todo si la envasadora debe cargar el producto alimentario en el envase antes de sellarlo. Las tolerancias de variación son extremadamente bajas, por lo que las máquinas deben estar optimizadas para una manipulación ligera de los productos y ser lo suficientemente flexibles como para realizar múltiples funciones a fin de no perder valioso tiempo en el proceso de fabricación. Aunque los principales componentes de una solución de estuchado suelen ser modulares de todos modos, las máquinas tradicionales dependen de una gran cantidad de cables. Estos también estarían conectados a un armario de control, lo que no solo aumenta significativamente el espacio ocupado por la máquina, sino que también disminuye la flexibilidad dentro de la planta de producción.
Tecnología de accionamiento sin armario eléctrico aplicada en estrecha colaboración
Syntegon pudo contar con la amplia experiencia y dedicación de Beckhoff en el campo de la automatización y la tecnología de accionamiento sin armarios para superar todas sus expectativas de una nueva formadora de cajas en forma de encartonadora Basic End-Load (BEC). Sin embargo, la fructífera colaboración entre Syntegon y Beckhoff va más allá del desarrollo conjunto de esta máquina modular. De hecho, las dos empresas ya eran socios tecnológicos mundiales y Beckhoff colabora estrechamente con Kliklok ―parte del grupo Syntegon― en el Reino Unido. La formadora de cajas de carga superior Kliklok ACE, por ejemplo, también implicó pruebas beta de algunas de las últimas tecnologías de Beckhoff, incluidos los servoaccionamientos distribuidos AMP8000. Pete Hyde explica: «Como Syntegon estaba probando la versión beta de los componentes, hubo que hacer muchos cambios para adaptarse a la mejora continua. Obviamente, se estaba desarrollando y diseñando según nuestras necesidades mientras la probábamos. Acordamos que seríamos probadores beta, así que sabíamos que habría retos por el camino. Cuando teníamos problemas, nos poníamos en contacto con el equipo de Beckhoff en Alemania y en el Reino Unido. Teníamos reuniones periódicas entre las dos sedes de Beckhoff, y el equipo hacía los cambios que queríamos que se implementaran; también se hacían las actualizaciones, y se hacían rápidamente.«
Tanto los resultados de las pruebas como los comentarios de los usuarios finales de ACE confirmaron el éxito de la colaboración, razón por la cual Syntegon codesarrolló con Beckhoff la máquina BEC no solo en cuanto a la electrónica, sino también desde el principio. La máquina es una encartonadora que carga los productos a envasar desde varias entradas en una caja de cartón antes de cerrarla y sellarla. La diferencia entre la BEC y otros sistemas comparables es que esta máquina no requiere armarios de control, por lo que el cableado es mucho más sencillo. También ofrece una solución plug-and-play para los procesos de producción de los fabricantes de alimentos.
La encartonadora BEC utiliza el sistema AMP8000, que permite trasladar el servoaccionamiento del armario de control tradicional a la máquina. El sistema de servoaccionamiento distribuido AMP8000 consiste en una combinación de los servomotores AM8000 de eficacia probada con un servoaccionamiento de alta eficiencia y una electrónica de potencia con tecnología de conmutación en frío que limita la pérdida de potencia a niveles sin precedentes. También reduce al mínimo el espacio de montaje necesario para la electrónica. Al mismo tiempo, el motor conserva casi su tamaño original, lo que evita la necesidad de tener un tren de accionamiento más grande y consigue casi los mismos datos de rendimiento que una combinación comparable de motor/servoaccionamiento sin electrónica de potencia acoplada.
Mayor flexibilidad con EtherCAT y TwinCAT
La solución de un cable único EtherCAT P, que combina comunicación y alimentación eléctrica en un solo cable, es la base universal para el cableado del sistema de servoaccionamiento distribuido AMP8000. Aparte de las sencillas opciones de conexión, la encartonadora BEC se beneficia en general de las ventajas de la comunicación EtherCAT, como explica Pete Hyde: «Con sus tiempos de ciclo inferiores a 100 µs, utilizando XFC (eXtreme Fast Control Technology) y relojes distribuidos, EtherCAT realiza datos sincrónicos en tiempo real, alineándose con las estrategias del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) de las arquitecturas de máquinas modernas». EtherCAT también permite una topología flexible y una estructura de línea o árbol sencilla que no requiere costosos componentes de infraestructura. El resultado es un rendimiento extraordinario y rentable combinado con servoaccionamientos altamente dinámicos y facilidad de configuración».
El software de automatización TwinCAT 3 de Beckhoff también se utiliza en la encartonadora BEC de Syntegon. Pete Hyde añade: «Combinado con EtherCAT, proporciona las tecnologías y herramientas fundamentales necesarias para alcanzar los conceptos de Industria 4.0 y la conectividad IIoT, todo ello a través de una plataforma de control basada en PC». TwinCAT almacena los datos del proceso BEC localmente, en el servidor o en la nube, siempre sincronizados con el ciclo de la máquina. Las funciones IoT de TwinCAT admiten protocolos comunes para la comunicación en la nube, lo que facilita la transmisión de datos a dispositivos inteligentes para la supervisión y el mantenimiento en tiempo real. El software también es rápido y fácil de configurar y, junto con un PC industrial Beckhoff como controlador IoT, establece una conexión perfecta entre todos los componentes de la encartonadora BEC.
«El equipo de Beckhoff UK nos visitaba periódica y nos ayudaba a desarrollar el programa de aplicación y a ponerlo en marcha», explica Pete Hyde. «También celebramos reuniones periódicas con Beckhoff en Alemania. Jon Hampshire, ingeniero de aplicaciones de Beckhoff, nos apoyó in situ durante el periodo de puesta en marcha y, si surgía algún problema, Jon organizaba una reunión de equipo con Beckhoff en Alemania con poca antelación, por lo que contamos con un buen número de especialistas de Beckhoff implicados en el proceso».
Optimizaciones con potencial de futuro
Pete Hyde menciona otro aspecto de optimización, ya que «el desarrollo de la nueva máquina permitió a Syntegon alinear los componentes correspondientes con otras máquinas de nuestra cartera, simplificando nuestros procesos de suministro de inventario y cadena de suministro. Para el usuario final, la BEC agiliza el mantenimiento utilizando menos componentes electrónicos y conexiones, lo que simplifica y facilita la integración de la máquina. La BEC se basa en el estándar PackML de OMAC, por lo que puede integrarse fácilmente en las líneas de los clientes y comunicarse a través de su red para transmitir detalles PackML, informes de eficiencia y datos de máquinas inteligentes. Se han añadido varios sensores para detectar la vibración y la temperatura de las piezas mecánicas que se muestran en la HMI. Para facilitar el mantenimiento, la HMI muestra un modelo completo en 3D de todos los componentes de la máquina. Esos mostrarán a continuación las tendencias al usuario final, proporcionando una imagen en tiempo real de cómo está funcionando la BEC». Y prosigue: «Por ejemplo, en el caso de un rodamiento de la máquina, podemos mostrar tendencias sobre cuál es su temperatura y cuánta vibración está generando. A partir de ahí, podemos detectar si el rodamiento corre el riesgo de fallar o si la cadena está demasiado floja o demasiado tensa».
Al comentar el desarrollo conjunto de la estuchadora BEC, Bradley McEwan, director de desarrollo comercial de Beckhoff UK, explica: «La forma en que desarrollamos conjuntamente la tecnología de control y el software ya ofrecía un alto grado de modularidad; ahora, gracias a la nueva forma en que está cableada la máquina y a la tecnología de accionamiento descentralizada, es totalmente modular y puede adaptarse a cualquier línea de producción. Además, los usuarios finales pueden comprobar fácilmente qué configuración funciona mejor cambiando temporalmente la posición de un módulo de la máquina». Esta modularidad también facilita la creación de líneas de producción más pequeñas, por ejemplo, para realizar lotes de prueba de nuevos productos. Esto también ayuda a demostrar cómo aumentar la escala para una producción mayor, al tiempo que se determina con precisión una estimación del tiempo de comercialización. La nueva máquina BEC también se ampliará en una gama de productos con versiones añadidas para los segmentos de gama media y alta, ofreciendo aún más flexibilidad y modularidad para la industria alimentaria.
