Sistemul inteligent de cablare reduce timpii morti în producția de mase plastice 

Sistemul de manipulare al fabricii Lemförde BASF este un element esențial în cadrul lanțului de procesare, care transportă butoaiele de-a lungul instalației. După o îmbunătățire adusa sistemului vechi de 25 de ani, SmartWire-DT - în combinație cu intreruptoarele automate pentru protecția motorului de la Eaton - permite măsurarea simpla a curentului fiecărei actionari în parte, contribuind astfel la întreținerea preventivă. În caz de defecțiune, actionarile afectate pot fi dezactivate în mod controlat înainte ca întreruptoarele automate pentru protecția motorului să se declanșeze.

Poliuretanul (PU) este unul dintre cei mai folosiți polimeri din lume; numeroasele sale aplicații – vopsele, spume, fibre, mulaje și elastomeri – îi demonstrează versatilitatea. Materialul oferă amortizare optimă în cazul pantofilor sport, este folosit la finisarea caroseriilor automobilelor, izolează cabluri și reduce zgomotul care pătrunde prin pereții și acoperișurile clădirilor. 
Înființată în 1962, cu sediul în Lemförde, în apropiere de Osnabrück, Germania, BASF Polyurethanes GmbH este lider pe piața europeană în tehnologia sistemelor PU. În această unitate, peste 1.500 de angajați generează vânzări de peste două miliarde de euro.

Un element cheie al fabricii este sistemul de alimentare cu butoaie, care transportă bidoane de 200 l umplute cu materie primă sau produse finite între depozitul de butoaie și două hale de producție. 
„În spatele sistemului există un întreg lanț de procese, fără niciun stoc-tampon între etapele de prelucrare. Dacă sistemul de alimentare se defectează, procesul de producție poate întâmpina probleme”, spune Claus Buhrmester, membru al echipei de sisteme de întreținere din cadrul fabricii, evidențiind importanța sistemului.

Referință client: BASF Polyurethanes GmbH
Segment de piață: Construcția de mașini, tehnologia chimică
Locație: Lemförde, Germania
Sarcină: Îmbunătățirea tehnologiei de automatizare a unui sistem de transport pentru o măsurare mai eficientă a curentului din fiecare actionare în parte în vederea unei identificări mai rapide a defecțiunilor.
Soluție: Sistemul inteligent de cablare SmartWire-DT cu întreruptor PKE pentru protecția motorului și gateway PROFINET.
Rezultat: Folosind tehnologia Eaton, BASF poate spori disponibilitatea sistemului. Datorită măsurării directe a curentului din actionari, defecțiunile pot fi localizate și remediate mai rapid. Întreruptorul automat pentru protecția motorului nu se declanșează în caz de suprasarcină, ci este deconectat numai contactorul asociat. În schimb, odată incidentul de suprasarcină remediat, de exemplu un butoi blocat, motorul poate fi pornit din nou de la unitatea de control, fără să fie nevoie ca personalul de întreținere să reseteze întreruptorul de protecție. Aceasta înseamnă că sistemul își reia funcționarea mai rapid

Provocare: Îmbunătățirea automatizării
După 25 de ani de funcționare, sistemul de transport al butoaielor nu mai corespundea cerințelor din zilele noastre. Thomas Büch, membru al echipei tehnice a Site Engineering Lemförde, explică: „Sistemul era controlat de trei PLC-uri, care trebuiau înlocuite, deoarece nu se mai fabricau piese de schimb. Sistemele de siguranță nu erau unele de ultimă oră și nu puteam vizualiza fabrica. De asemenea, nu era posibilă operarea manuală pentru remedierea avariilor în caz de defecțiune”. 
În cadrul proiectului de modernizare, s-a decis îmbunătățirea automatizării și a sistemelor de siguranță. Pe durata acestui proces, un număr total de 50 de motoare trifazate trebuiau să rămână în funcțiune pentru traseul de alimentare și cele cinci sisteme de alimentare verticale integrate.

In cadrul proiectului, tehnologia de automatizare a sistemului de transport al butoaielor din cadrul BASF a fost îmbunătățită cu cele 50 de unități ale sale.	Utilizând diferitele panouri de operare distribuite în întregul sistem, care primesc informații de la sistemul SmartWire-DT, angajații pot vedea când și de ce apare o defecțiune sau un timp mort.

Soluția: Măsurarea curentului pe fiecare unitate 
Ca parte a proiectului de modernizare, sistemul de transport al butoaielor, alcătuit din trei sisteme controlate în mod autonom, era acum controlat centralizat de către PLC. „Acest lucru a simplificat structura arhitecturii de automatizare, iar consolidarea celor trei dulapuri de control ne-a permis să economisim mult spațiu”, explică Büch. 
În plus, panouri de operare au fost instalate în punctele critice ale sistemului, pentru a facilita vizualizarea. Acum, operatorul poate identifica în timp real butoaiele care nu sunt scoase din sistemul de transport și poate vedea când apare o congestie. Panourile de operare sunt și ele importante pentru întreținerea preventivă, după cum evidențiază Buhrmester: „Sistemul afișează tipul de eroare care a apărut. Se poate observa dacă este vorba de o eroare de execuție cauzată de supracurent sau de porniri și opriri frecvente, de exemplu”. Prin urmare, echipa de întreținere primește informații importante pentru a acționa din timp și a testa proactiv unitățile sau mecanismele.

Foto: Utilizând sistemul SmartWire-DT, toate întreruptoarele pentru protecția motorului devin componente inteligente și de comunicare; Claus Buhrmester, BASF: „Se poate observa dacă este vorba de o eroare de execuție cauzată de supracurent sau de porniri și opriri frecvente, de exemplu”.

Lucrările de cablare s-au redus cu 50%
Pentru a permite detectarea acestor erori, echipa BASF a acordat o atenție deosebită măsurării curentului actionarilor electrice . „Acesta a fost principalul motiv pentru care ne-am decis să cablam dulapul de control utilizand sistemul inteligent de cablare SmartWire-DT”, explică Büch. Acesta conectează fiecare intreruptor sau actionare electrica în parte la dulapul de control nu prin metoda de cablare punct la punct, ci prin intermediul unui cablu-panglică cu opt poli – SmartWire-DT. Acum, acest sistem alimentează cu energie electrică toate dispozitivele conectate și asigură totodată comunicarea datelor. 

„Folosind instrumentele și componentele sistemului, erorile de cablare sunt practic eliminate”, explică Thomas Gern, șeful Departamentului de tehnologie a sistemelor industriale din cadrul Elektro-Anlagen-Technik EAT GmbH. Cu sediul în Wallenhorst, Germania, furnizorul de servicii electrotehnice a construit dulapurile de control pentru fabrica BASF. „Prin urmare, testarea de rutină a dulapului poate avea loc într-un timp foarte scurt. După o scurtă prezentare a sistemului la unitatea noastră, cei care au echipat dulapurile de control au reușit să termine cablarea în jumătate din timpul care ar fi fost necesar pentru cablarea punct la punct.” Mai mult decât atât, sistemul economisește și spațiu în dulapul de control. Pentru controlul contactoarelor și feedback de la contactoarele și întreruptoarele automate pentru protecția motorului, nu sunt necesare intrări sau ieșiri ale PLC-ului. Toate semnalele de intrare sunt colectate prin intermediul SmartWire-DT și transferate la PLC. Informațiile de ieșire ale controlerului sunt procesate prin intermediul SmartWire-DT direct în dispozitivul de comutare. 

Sporirea disponibilității fabricii
„Cea mai bună vizualizare este inutilă dacă informațiile cheie din teren lipsesc”, spune Buhrmester, rezumând ceea ce el, în calitate de tehnician de întreținere, consideră a fi un beneficiu esențial al SmartWire-DT. 
Principalul avantaj al întreruptorului automat PKE pentru protecția motorului față de soluțiile alternative convenționale constă în monitorizarea extinsă a actionarilor. Mesajele de diagnosticare, de stare sau de suprasarcină indică fluxul efectiv al curentului și starea declanșatorului la suprasarcină. În plus, curentul efectiv al motorului poate fi afișat și analizat în mod continuu prin intermediul SmartWire-DT pentrufiecare dispozitiv de comutare, fără a fi necesare alte componente suplimentare.
„Dacă am fi folosit o tehnologie standard de măsurare a curentului, ar fi fost mult mai costisitor”, adaugă Büch. Acesta a mai menționat și un alt beneficiu: „De un interes deosebit în acest caz este posibilitatea de a folosi întreruptorul PKE ca releu de protecție a motorului. Întreruptorul automat pentru protecția motorului nu se declanșează în caz de suprasarcină, ci este deconectat numai contactorul asociat”.

Prin intermediul gateway-urilor, SmartWire-DT poate fi conectat la toate sistemele fieldbus standard, de exemplu cu Profinet, precum în cadrul BASF

În trecut, dupa declansarea întreruptorului era necesara interventia unui electrician, ceea ce lăsa sistemul de transport în stare de nefuncționare când niciunul nu era disponibil. În schimb acum, odată incidentul de suprasarcină remediat, de exemplu un butoi blocat, motorul poate fi pornit din nou de la unitatea de control, fără să fie nevoie ca personalul de întreținere să reseteze întreruptorul de protecție. Aceasta înseamnă că întreruptorul PKE poate fi instalat și în locuri greu accesibile.”

Sistemele de siguranță au fost efectiv retehnologizate
Pe durata modernizării fabricii, BASF a reușit să împartă fabrica în diferite zone de siguranță. În trecut, dacă se apăsa pe un buton de oprire de urgență, întregul sistem se oprea, iar repornirea putea fi confirmată numai de la un punct de control central. Pentru a optimiza această situație depășită, prin intermediul modulelor de alimentare a dispozitivelor de comutare cu energie electrică în sistemul SmartWire-DT, au fost create zone de siguranță – un modul alimentează cu energie electrică doar actionarile din zona sa de siguranță. În cazul unei opriri de urgență, modulul de alimentare relevant și contactorul grupului redundant de nivel înalt sunt oprite. Aceasta înseamnă că sistemul se oprește numai în zona respectivă. Repornirea poate fi autorizată de la panoul de comandă corespunzător de la fața locului. 

„În general, am retehnologizat mai ales sistemele de siguranță existente”, spune Büch. Au fost instalate multe bariere fotoelectrice de siguranță și elemente de împrejmuire. În plus, sistemul a fost echipat cu un panou de comandă portabil cu funcția „om mort”. Acesta îi 

permite operatorului să controleze sistemul manual la realizarea sarcinilor de întreținere de rutină, precum lubrifierea lanțurilor sistemului de transport sau identificarea unei erori. Toate sistemele de siguranță comunică cu controlerul prin PROFINET. Din acest motiv, Büch a conectat sistemul SmartWire-DT la un gateway PROFINET corespunzător. 

Thomas Büch, BASF: „Dacă am fi folosit o tehnologie standard de măsurare a curentului, ar fi fost mult mai costisitor.”

Rezultate
„Datorită îmbunătățirii sistemului, am evitat deja intervenția electricienilor noștri de serviciu pe durata nopții sau în weekend-uri”, rezumă Büch. „În plus, sistemul este repornit și funcționează mult mai rapid după un incident de suprasarcină. Micile cresteri de curent ce apar , de exemplu în cazul defecțiunilor mecanice, sunt identificate mai repede și pot fi remediate în timp util. În special, în cazul actionarilor care sunt de obicei în funcțiune numai pentru câteva minute pe ciclu de transport, ar fi practic imposibilă o identificare din timp de către un întreruptor convențional pentru protecția motorului.” Buhrmester adaugă: „Având informațiile fiecărei actionari în parte, cauza defecțiunii poate fi identificată și remediată”.