Beckhoff New Automation Technology
SEALPAC GmbH, un fabricante mundial de máquinas de envasado de alimentos con sede en Oldenburg (Alemania), descubrió que su antigua tecnología de automatización había alcanzado sus límites. La solución abierta e integrada del sistema de control basado en PC de Beckhoff puso a SEALPAC al día y en el proceso descubrió una variedad de opciones para la optimización en la ingeniería y el funcionamiento de la máquina Logró la conversión completa en solo 14 meses.
Thomas Hegeler, director de proyectos de SEALPAC, confirma que la tecnología de control y accionamiento basada en PC puede implantarse rápidamente: «la conversión del sistema de control para todo el ciclo de envasado, incluida la aplicación de seguridad, solo llevó seis meses, lo que significa que pudimos empezar a entregar máquinas de envasado a los clientes en poco más de un año. La hemos implantado en diversos sistemas, incluida nuestra serie de selladoras de bandejas Amax, y sustituiremos sucesivamente la tecnología de control también en los otros tipos de máquinas que tenemos».
Las selladoras de bandejas de la serie Amax son máquinas de alto rendimiento para el envasado automático de alimentos en diversas clases de rendimiento. Las máquinas deben ser capaces de procesar con fiabilidad materiales sostenibles, cada vez más ligeros, pero también deben ser eficientes, económicas y precisas. Esto significa que las exigencias en cuanto a tecnología de las máquinas crecen constantemente, al tiempo que es necesario simplificar su funcionamiento y mantenimiento.
Tecnología de control basada en PC para una mayor eficiencia
La tecnología de control basada en PC es un sistema abierto, integrado y, sobre todo, de eficacia probada para la tecnología de control y accionamiento que ofrece la solución perfecta para obtener más eficiencia en la automatización de máquinas. Thomas Hegeler explica el estímulo de SEALPAC: «Necesitábamos una automatización integral, hasta la HMI, para ofrecer un concepto de máquina holístico con una gran variedad de tipos de máquinas. La tecnología que teníamos en ese momento nos impedía alcanzar este objetivo. La tecnología de control basada en PC ha reducido considerablemente el tiempo y el trabajo de integración».
Thomas Kaiser, ingeniero de ventas de Beckhoff, aclara un aspecto especialmente importante: «La tecnología de control basada en PC puede escalarse con precisión y adaptarse así de forma óptima a la aplicación correspondiente, e incluso a requisitos más estrictos más adelante si es necesario». Para las selladoras de bandejas, por ejemplo, bastaría con un PC industrial con la potencia de procesamiento media de un procesador Intel Atom®, pero se utiliza un PC industrial ultracompacto C6032 con CPU Intel® Core™ i5 debido a la potente visualización HTML5 implementada con TwinCAT HMI». En particular, la visualización y el procesamiento de datos de máquinas son de gran importancia para SEALPAC, como confirma Thomas Hegeler: «Este es uno de nuestros principales objetivos, que sin duda dará lugar a mayores requisitos de control en el futuro». Como plataforma de software modular que también es fácil de usar, TwinCAT ofrece todas las posibilidades, por ejemplo, con funciones para movimiento, HMI, visión y aprendizaje automático. Además, el hardware puede ampliarse fácilmente, lo que significa que, si lo necesitamos, podemos utilizar el C6032 con un procesador más potente sin tener que cambiar el factor de forma del IPC y, por tanto, el diseño de la máquina».
Las máquinas de envasado deben ser muy fiables, sobre todo en el sector del movimiento. Con la tecnología de accionamiento basada en EtherCAT de Beckhoff, SEALPAC pudo mejorar en tres aspectos, según Thomas Hegeler: «En general, trabajar con los expertos de Beckhoff, incluidos nuestros contactos directos en el desarrollo de productos, fue una gran ventaja. En el diseño de accionamientos, que es increíblemente complejo, esto ha merecido la pena y ha reducido enormemente el tiempo de desarrollo. El segundo aspecto es la alta calidad y rendimiento de la tecnología de accionamiento de Beckhoff: el servosistema multieje AX8000 y los servomotores AM8000. Con nuestra anterior servotecnología, habíamos alcanzado nuestros límites de velocidad. En tercer lugar, necesitamos menos tipos de motores y, con el sistema AX8000, tenemos máquinas aptas para todas las tensiones del mundo, hasta la red de 200 V/3 fases de Japón. Esto también se tradujo en una reducción significativa del inventario».
Facilidad de manejo de la máquina como criterio importante
La operatividad óptima de la máquina es crucial para SEALPAC. Los paneles de control multitáctiles de acero inoxidable CP39xx personalizados de Beckhoff se utilizan como hardware para garantizarlo, con una pantalla de 15,6 pulgadas para máquinas más pequeñas y una versión de 18,5 pulgadas para sistemas más grandes. Thomas Hegeler explica: «Las pantallas gráficas multitáctiles Full HD de alta calidad y un diseño conforme a CI con etiquetado y extensión de pulsadores a juego constituyen claros criterios de calidad para nosotros en la ingeniería mecánica. Su importancia crecerá sin duda en el futuro, debido al mayor uso de gráficos y animaciones y a la prevalencia cada vez mayor de los teléfonos inteligentes y a cómo éstos moldean las expectativas y hábitos de los operadores. En algunos casos, los operarios de las máquinas ya tienen voz a la hora de elegir la maquinaria».
Thomas Kaiser describe algunas de las características específicas del panel de control implementadas por el cliente: «Uno de los requisitos era poder integrar fácilmente la solución RFID propia de SEALPAC. Fue fácil de implementar con pequeños ajustes, basados en nuestro alojamiento estándar. Además, la carcasa, incluido el adaptador del brazo de montaje de acero inoxidable, se adaptó con precisión al aspecto de la carcasa de la máquina arenada mediante un chorro de arena con el tamaño de grano adecuado».
El requisito básico para una visualización rápida y fluida es una potencia de cálculo suficiente, como la que proporciona el PC industrial ultracompacto C6032. Según Thomas Hegeler, el diseño extremadamente compacto fue decisivo, ya que el espacio en los armarios de control es siempre escaso. Como variante IPC modular con interfaz escalable y ampliaciones de funciones, el C6032 también ofrece una excelente adaptabilidad de conexión para futuras ampliaciones del sistema y ha demostrado su valía en esta aplicación funcionando sin fallos.
Rápida comunicación EtherCAT, eficaz tecnología de cable único
Con respecto a la comunicación de datos, la tecnología de control basada en PC de Beckhoff también ofrece numerosas ventajas de aplicación para SEALPAC. La apertura del sistema y la amplia gama de terminales EtherCAT facilitan la integración de componentes de terceros, como terminales de válvulas, convertidores de frecuencia y TI en la tecnología de control. Según la experiencia de Thomas Hegeler, EtherCAT también ha hecho buena su afirmación de ser el sistema de Ethernet industrial más rápido del mercado, demostrándolo en la práctica con su excelente rendimiento.
La tecnología de servoaccionamiento basada en EtherCAT de Beckhoff también simplifica el diseño de las máquinas de otras maneras, aclara Thomas Hegeler: «La tecnología de cable único (One Cable Technology, OCT) de Beckhoff reduce considerablemente el tiempo y el material necesarios para el cableado. Además, la máquina tiene un aspecto mucho más limpio y ordenado y la placa de identificación electrónica facilita la puesta en marcha». La personalización también desempeñó aquí un papel importante: «Los motores que habíamos utilizado anteriormente se conectaban de la forma clásica, mediante dos cables, pero los cables eran muy finos, lo que facilitaba su colocación dentro de la máquina. Sin embargo, en estrecha colaboración con Beckhoff, se encontró una solución comparable para el cable de conexión del motor OCT: como los motores no necesitan frenos, se pudo prescindir de dos conductores de cable, reduciendo así el diámetro del cable. Además, se ha desarrollado una clavija de conexión del motor acodada a 60°, que ahorra espacio de instalación adicional. Todo esto nos ha ayudado mucho».
Preparados para el futuro con la tecnología de control basada en PC
El desarrollo continuo y la ampliación de la cartera de productos en el ámbito de la tecnología de control basada en PC ofrecen un alto nivel adicional de protección de la inversión con vistas a los futuros requisitos de las máquinas. El sistema operativo TwinCAT/BSD de Beckhoff está incluido en las últimas innovaciones de producto que probará SEALPAC. Se diseñó como un sistema operativo compatible con Unix y con capacidad multinúcleo para aplicaciones en tiempo real TwinCAT 3 y aúna las ventajas de Windows CE, es decir, su bajo coste y su reducido tamaño, con las numerosas funciones de los principales sistemas operativos Windows. Thomas Hegeler afirma: «En este caso, vemos como ventajas el alto rendimiento, a pesar del reducido tamaño, y la independencia de Windows, que algunos clientes desean por motivos de seguridad, entre otras cosas.»
