Início / Descargas / Beckhoff / Envasado perfecto con control por ordenador

Envasado perfecto con control por ordenador

  • Publicado: 05 Febrero 2011
  • Descargas
  • Leído Visto: 4270 veces

Actualmente, Multivac, una empresa especialista en maquinaria de envasado, emplea tecnología de control basada en PC de Beckhoff en todas sus máquinas completamente automatizadas. El núcleo de los sistemas de control de estas máquinas está formado por un PC embedded de la serie CX de esta firma, con Windows XP Embedded como sistema operativo y el software de automatización TwinCAT.

Multivac, una empresa especialista en maquinaria de envasado alemana, fabrica termoformadoras, selladoras de bandejas y máquinas de campana de la máxima calidad. Para la tecnología de control utilizada, Multivac ha confiado en el control basado en PC de Beckhoff. El desarrollo, diseño, fabricación y montaje de las máquinas se lleva a cabo exclusivamente dentro de la empresa, por lo que todos los procesos de desarrollo y producción se complementan de forma precisa.

Las termoformadoras de la serie R 535 de Multivac envasan de forma completa y automática los productos alimenticios más variados, como salchichas, pescado y queso, pero también productos industriales y productos médicos estériles en envases al vacío, en atmósfera protectora, tipo skin o blísters, dependiendo de los requisitos. Con una longitud de corte de 1.600 mm y con hasta 30 ciclos por minuto, la R 535 se distingue de las termoformadoras anteriores es su innovadora tecnología de control.

A la hora de elegir esta tecnología, Multivac estudió la oferta de un total de 10 empresas líderes en la industria de la automatización. Los requisitos de selección eran los siguientes: modularidad con una amplia gama de funcionalidad, una óptima capacidad de conexión en red, escalabilidad, fiabilidad, facilidad de mantenimiento, un funcionamiento sencillo y arquitectura abierta. Al final, Multivac se decantó por Beckhoff.

101_01

PC embedded como núcleo del sistema de control
Actualmente, Multivac emplea tecnología de control basada en PC de Beckhoff en todas sus máquinas completamente automatizadas. El núcleo de los sistemas de control de las máquinas está formado por un PC embedded de la serie CX de Beckhoff, con Windows XP Embedded como sistema operativo y el software de automatización TwinCAT. A finales del 2005 la empresa utilizaba el PC embedded CX1000 en sus primeros prototipos y desde principios de 2007 ha suministrado aproximadamente 1.500 envasadoras equipadas con el PC embedded CX1020.

El compacto controlador del CX1020 para las estaciones terminales está situado en el cuadro de control. Dependiendo de la complejidad de las máquinas y de la tecnología de control, se instala un PC embedded con el nivel de rendimiento adecuado. Se utiliza para el PLC (Controlador Lógico Programable), el control de movimiento y la visualización desarrollada en Java. Instalar la tecnología de control por ordenador con el sistema operativo Microsoft Embedded permitió integrar la interfaz hombre-máquina en el sistema de control, lo que significaba que podía hacerse sin un PC adicional para la visualización. El panel de operaciones Multivac está conectado al CX mediante USB/DVI (Interfaz Visual Digital).

Las interfaces Ethernet permiten la integración en la red de la empresa y proporcionan conexión a Internet, lo que ofrece la posibilidad de realizar el mantenimiento a distancia. Las interfaces del sistema CX y las conexiones del bus de campo (que pueden añadirse como módulos) pueden integrar soluciones de movimiento utilizando, por ejemplo, CANopen o DeviceNet.

La serie de productos de Multivac incluye desde pequeñas máquinas para el envasado manual hasta complejas plantas de envasado para la producción a gran escala. En las máquinas completamente automatizadas, el PC embedded utilizado como unidad central de control garantiza unos procesos óptimos en la máquina.Como el CX está directamente conectado a los terminales de E/S, en los modelos más compactos no es necesario un bus de campo adicional. En el caso de grandes y complejas plantas de envasado, se puede suministrar un sistema de control local con varios PC embedded.

101_02 

La modularidad permite ofrecer productos individualizados
Las envasadoras de Multivac son en gran medida un producto estándar; sin embargo, no hay dos líneas automatizadas de envasado iguales. Las soluciones de envasado de esta empresa son desarrolladas de forma flexible y conforme a los requisitos de cada cliente. Las máquinas están fabricadas de forma modular, por lo que es posible configurar de forma individual soluciones a medida y adaptar los módulos del mejor modo posible.

La gama de productos modulares de Beckhoff permite escoger los componentes óptimos para cada aplicación, por ejemplo, de entre la amplia gama de productos de E/S de terminales de bus. En la R 535, Multivac integra sensores para el registro de temperatura y terminales de bus de Beckhoff utilizando en el sistema de control termopares u odómetros con interfaces de sensores SSI, así como equipo auxiliar para imprimir o cortar la película de envasado. Así,por ejemplo, se utilizan terminales de E/S de funciones especiales para colocar los motores en las impresoras. Los terminales de comunicación y la amplia gama de acopladores de bus también pueden integrar dispositivos con interfaces en serie y otros buses de campo, como CANopen o Device- Net.

101_03

TwinSAFE: seguridad simplificada
Los componentes de seguridad, como las setas de emergencia y las cubiertas protectoras, proporcionan los elementos de seguridad necesarios para las envasadoras. Antes, Multivac conectaba los componentes de seguridad con cables de forma convencional. En la R 535, las funciones de seguridad están directamente integradas en el sistema de terminales de bus utilizando terminales TwinSAFE. Los datos de seguridad se registran in situ y se analizan en el terminal lógico de TwinSAFE. El protocolo certificado TwinSAFE garantiza una comunicación segura. Para explotar todo el potencial de TwinSAFE y mejorar la reproducibilidad y la precisión de las máquinas mediante tiempos de ciclo más cortos, Multivac cambió su sistema de control a EtherCAT. Gracias a EtherCAT, las señales se capturan de forma más rápida y se optimizan los tiempos de ciclo de las máquinas, lo que permite explotar mejor el potencial del sistema de control basado en PC con sus procesadores de alto rendimiento y controlar los módulos de ejes de la planta de forma más rápida y precisa.

Implementar procesos complejos de forma sencilla
Las termoformadoras R 535 envasan en un corto espacio de tiempo grandes lotes de productos con una unión termosellada de resistencia óptima y un etiquetado funcionalmente distinto. TwinCAT controla en tiempo real de forma muy precisa y fiable los complejos procesos de envasado, como el moldeo, el llenado, el sellado y el corte, y los sincroniza. Pero Multivac no sólo utiliza TwinCAT como plataforma de control, sino también como entorno de desarrollo. La programación de su nueva arquitectura de software modular conforme a la norma IEC 61131 utilizando texto estructurado fue gestionada sin dificultades por los programadores de lenguaje C de la empresa. Las funciones de depuración de errores en los controles del PLC de Twin- CAT en particular ahorraron tiempo en el caso de los complejos bloques de funciones.

Las bibliotecas PLC con bloques basados en el control de movimiento PLCopen y el estándar OMAC PackSoft (PackAL) facilitan la programación. Estándares como las Directrices de Envasado de OMAC ofrecen una interfaz coherente para las envasadoras en todo el mundo. Algunos parámetros importantes para la calidad del envasado son:unas cavidades bien moldeadas, una colocación precisa de la película inferior con respecto a la película superior y unas uniones fuertemente selladas. Esto requiere un preciso control de la temperatura, el tiempo y la presión, y el control de las marcas de impresión. Para los controladores, Multivac utiliza las bibliotecasT winCAT. El controlador de temperatura fija la temperatura de calentamiento para el moldeo de las cavidades y para el sellado. Durant el termosellado, la temperatura se controla de tal forma que se produce una distribución homogénea de la misma y, como resultado, se pueden obtener unas uniones selladas resistentes y fiables incluso cuando las condiciones no son las óptimas. La colocación de la película inferior con respecto a la película superior se lleva a cabo utilizando el sistema de control de marcas de impresión. Estirando la película superior, las imágenes del producto se alinean con la cavidad y el producto se coloca en el envasado con gran precisión.

101_04

Una máquina, muchas aplicaciones diferentes
Dependiendo de los productos envasados, una máquina puede producir tanto envases redondos, angulares y ovales como envases altos o planos. Para lograr esto, las máquinas incorporan varias configuraciones de formato. Un cambio de formato puede iniciarse pulsando un botón; entonces, por ejemplo, la placa de moldeo y la unidad de sellado se cambian y en el sistema de control de la máquina se cargan y se ponen en marcha nuevas instrucciones. Utilizando TwinCAT es posible coordinar perfectamente todos los componentes y configuraciones de la máquina. Además, independientemente del hardware, se pueden utilizar aplicaciones desarrolladas con TwinCAT en diferentes tipos de envasadoras.

Por ejemplo, Multivac transfirió el software de aplicación para las termoformadoras R 535 a las máquinas de campana de la gama TC de Multivac, que se basan en un principio funcional diferente. De este modo, es posible equipar máquinas más simples con un software más complejo que ya se tiene y y se consiguen funcionalidades adicionales así como estándares que permiten aplicaciones completamente nuevas. Por ejemplo, fue posible integrar el controlador de temperatura para la termoformadora en la máquina de campana de la gama TC para conseguir la validación de la temperatura de sellado. Además, el software operativo de la máquina de campana ayuda a los clientes a cumplir la estricta Parte 11 de la CFR21, Orientación para la Industria Parte 11, Registros Electrónicos; Firmas Electrónicas- Alcance y Aplicación, de las normas de la FDA (Administración de Drogas y Alimentos) de EE.UU. La FDA es la autoridad pública responsable de la legislación estadounidense sobre alimentos, medicamentos y cosméticos. Esto significa que las máquinas de campana de la gama TC pueden utilizarse sin restricciones en tecnología médica.