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Les technologies intelligentes transforment la performance de l'emballage

09 Juil 2021
Experts Kollmorgen

La hausse de la demande des consommateurs génère un besoin de débit plus important, le traitement de davantage de produits par minute et une performance plus reproductible et plus précise des machines d'emballage. Cette demande fait progresser l'industrie vers des technologies plus intégratives et plus automatisées qui assurent efficacité et performance sur le marché des machines de conditionnement. Cette intégration génère également des machines d'emballage plus petites et plus compactes, une tendance fréquente dans le secteur du conditionnement comme dans la plupart des technologies.

Toutefois, l'approche standard consiste à associer des dispositifs séparés, tels qu'un servovariateur et un contrôleur programmable, et à tenter de les intégrer. Les fournisseurs fabriquent généralement un composant et laissent le concepteur et le constructeur de la machine déterminer la manière de l'intégrer à un système existant ou de trouver comment faire fonctionner ensemble les composants afin de créer un nouveau système. Cela peut aboutir à un système qui n'est pas totalement intégré ou qui ne fournit pas les performances dont les utilisateurs de machines d'emballage ont besoin.

Une nouvelle approche pour répondre à la hausse de la demande sur le marché des machines d'emballage consiste à utiliser des technologies intégrées et intelligentes qui utilisent l'avantage de l'informatique intelligente pour créer de nouveaux systèmes ou mettre à niveau des systèmes existants. Non seulement ces nouvelles technologies offrent un meilleur débit et un plus grand nombre de produits par minute, mais elles sont aussi utilisées pour la modélisation et la maintenance prédictives, afin d'accroître l'efficacité et d'assurer une sécurité avancée des machines.

De l'intégration naît la simplicité

L'utilisation de composants hautement intégrés est la première étape de la création d'une machine d'emballage de pointe. Toutefois, l'association et l'intégration des composants ne signifie pas forcément qu'elle est simple ou facile à utiliser. C'est là qu'intervient la conception intelligente. Par exemple, combiner un servovariateur avec un contrôleur de mouvement intégré dans un même ensemble permet d'économiser de l'espace et des coûts, réduit le niveau d'intégration et élimine la nécessité de raccorder un autre dispositif au panneau.

Plan du système KAS

La Kollmorgen Automation Suite (KAS) est une solution d'automatisation des machines qui réunit le matériel, un environnement de programmation de logiciels hautement intégré et intuitif, et des fonctionnalités de sécurité avancées pour créer une machine hautement différenciée. Cette intégration a permis d'accélérer les délais de développement, d'augmenter le débit des machines, de réduire les débris et d'améliorer l'efficacité globale de l'équipement.

Ne pas avoir à intégrer le système de commande au niveau de la machine fait gagner du temps à l'équipe d'ingénierie de l'OEM lors de la création de la machine. Un panneau plus petit est moins coûteux et aide l'OEM à construire une machine globalement plus petite, qui occupera moins d'espace au sol chez l'utilisateur final. Il est possible d'intégrer les commandes de la machine et du mouvement dans un contrôleur de machine qui inclut un contrôle intégré pour de multiples axes de servocommande et de gravure à répétition, un système d'E/S complet, une interface HMI et la connectivité Fieldbus. Ce type d'intégration est particulièrement utile lorsqu'il est associé à des systèmes à architecture ouverte.

Alors que les architectures fermées utilisent des produits préconstruits et difficiles à mettre à jour, les systèmes ouverts et distribués peuvent s'adapter aux besoins du fabricant d'emballages en permettant à différents composants de fonctionner et de s'intégrer en toute transparence au système existant ou à la nouvelle conception. Par exemple, l'utilisation d'un environnement de programmation graphique intégré qui réalise automatiquement de multiples variables facilite la programmation. Même si toutes les machines d'emballage modernes sont dotées d'une interface HMI qui exécute un programme de visualisation pour se mettre en interface avec la machine, l'utilisation d'une HMI qui exécute ses propres programmes créés dans un environnement de programmation graphique crée une plus grande flexibilité et une meilleure convivialité pour l'utilisateur final. En savoir plus sur l'afficheur graphique résident du variateur..

Servovariateur AKD2G

Le système AKD2G de Kollmorgen est un servovariateur à double axe avec E/S extensible, mémoire amovible, STO à double canal et le tout premier afficheur graphique du marché résident sur le variateur. La conception double axe offre une densité de puissance deux fois supérieure à celle des variateurs à axe unique et utilise 20 % d'espace en moins que les autres variateurs à double axe du marché.

Utilisation des technologies intelligentes

Les technologies intelligentes utilisent la reconnaissance automatique et les opérations sur le Web pour faire communiquer et connecter de multiples appareils au sein d'une même machine. Par exemple, lorsqu'un servovariateur intégré avec contrôleur de mouvement est connecté à plusieurs autres servocommandes ou modules d'E/S, il doit automatiquement se reconnaître et identifier les autres servocommandes du réseau. Le constructeur de la machine se contente alors de les représenter selon les noms des axes physiques.

Une machine d'emballage qui utilise des opérations sur le Web permet aux utilisateurs de vérifier l'état de chaque axe, d'arrêter ou de démarrer la machine et de commander les fonctions de sauvegarde et de restauration. Par le biais d'une adresse IP dédiée ou d'une connexion à un serveur, le personnel des opérations ou de l'ingénierie peut vérifier le statut d'une machine ou même d'un contrôleur à l'aide de n'importe quel navigateur Internet.

En utilisant une norme reconnue pour la programmation PLC ou les contrôleurs de mouvement, telle que IEC-61131-3 ou PLCopen for Motion, les constructeurs de machines qui se sentent les plus à l'aise avec la programmation en échelle, le texte structuré ou tout autre langage IEC-61131-3 sont en mesure de construire des machines qui s'intégreront facilement à d'autres composants utilisant les mêmes normes.

Des technologies intégrées pour une sécurité plus réactive

Quels que soient les types de machine, la sécurité est la préoccupation principale. Pour les machines d'emballage, l'approche traditionnelle consiste à ajouter des modules de sécurité distincts, puis à les intégrer à la machine. Les nouvelles technologies permettent de choisir des fonctions de sécurité résidentes à 100 % sur le variateur, ce qui élimine les solutions externes qui dépendent d'une intégration complexe entre le contrôleur, le PLC de sécurité et le variateur. Le fait de disposer de fonctions de sécurité qui résident uniquement sur le variateur permet d'obtenir des réactions plus rapides qu'avec des composants séparés.

Les fonctions de sécurité résidentes sur le variateur peuvent être programmées pour fonctionner automatiquement, sans commande explicite de la part d'un opérateur. Ainsi, un axe peut être programmé pour serrer automatiquement les freins en cas de panne d'électricité, afin de ne pas tomber en panne et laisser tomber une charge.

Les fonctions de sécurité résidentes sur le variateur peuvent non seulement protéger un opérateur, mais aussi préserver la productivité de la machine, même pendant les périodes où une machine serait normalement mise hors ligne. Par exemple, le nettoyage d'une machine d'emballage nécessite habituellement que l'on arrête la machine, avant de la nettoyer, puis de la remettre en marche, ce qui retire la machine de la production pendant tout le processus de nettoyage. L'utilisation de fonctions de sécurité résidentes sur le variateur comme le fonctionnement sécurisé à vitesse limitée permet de nettoyer la machine alors qu'elle est toujours en fonctionnement, éliminant ainsi les arrêts de production tout en garantissant la sécurité de l'opérateur. En savoir plus sur les fonctions de sécurité résidentes du variateur.

Fonctions puissantes d'arrêt de sécurité

STO (couple désactivé par sécurité)

Coupe l'alimentation du moteur, mais laisse le variateur sous tension pour un redémarrage rapide.

SS1 (arrêt de sécurité 1)

Le variateur est immobilisé par un freinage contrôlé. Après une période spécifiée, l'alimentation du moteur est interrompue en toute sécurité en activant la sécurité STO en interne.

 

SS2 (arrêt de sécurité 2)

Le variateur est mis à l'arrêt par un freinage régénératif contrôlé, et reste ensuite en arrêt contrôlé.

SBC (commande de freinage de sécurité)

Contrôle sécurisé d'un frein de maintien électromécanique; généralement utilisé pour les axes verticaux.

 

SBT (test de freinage de sécurité)

Pour parvenir à un niveau de sécurité SIL2 ou supérieur, le frein électromécanique doit être testé.

SDB (frein de sécurité dynamique)

Dans certaines applications, mettre les fils du moteur en court-circuit à l'aide de relais « sécurisés » au lieu d'utiliser un frein de maintien électromécanique sera très bénéfique.

Le moniteur SafeMotion de Kollmorgen inclut une gamme complète d'options certifiées ISO adaptées à la plupart des exigences de sécurité de fonctionnement. Ces fonctions de sécurité résident à 100 % sur le variateur, ce qui élimine le besoin de solutions externes dépendant d'une intégration complexe entre le contrôleur, l'API de sécurité et le variateur.

Métriques avancées de maintenance et de performance

Les opérations sur le Web permettent aux utilisateurs de vérifier le statut de chaque axe et de démarrer ou d'arrêter la machine à distance. Cette aptitude à surveiller la machine en temps réel présente une opportunité de procéder à des travaux de maintenance préventive, ce qui améliore la sécurité globale de la machine. En outre, aucun logiciel pour PC et aucune programmation sur clavier n'est nécessaire pour configurer la machine dans une situation de remplacement ou de prévention, ce qui peut augmenter nettement la durée de fonctionnement d'une ligne d'emballage. On parle souvent à ce sujet du « paradoxe de la troisième équipe », lorsque l'inattendu se produit au cours de la troisième équipe de travail, quand la plupart des entreprises font fonctionner la machine avec un support réduit. Ces outils contribuent à atténuer en partie ce risque.

Au-delà de la maintenance préventive, un aspect positif d'une machine intégrée avec connectivité internet tient au fait qu'elle fournit davantage de données à l'utilisateur final pour définir les tendances de performance et améliorer l'efficacité opérationnelle. Les fonctions de sauvegarde et de restauration automatiques permettent un remplacement de la servocommande sans configuration nécessaire. Les informations sont stockées et téléchargées dans un lieu centralisé, et un système d'aide est souvent installé directement dans le logiciel de développement avec une fonction d'aide intégrée.

Création de machines qui s'adaptent à l'évolution des besoins

Les technologies intelligentes intégrées sont profitables pour les opérations des machines d'emballage, au-delà d'un encombrement moindre : modélisation prédictive de la maintenance et de la performance, fonctions de sécurité avancées, intégration plus facile de différents composants et simplicité d'utilisation et de configuration pour l'utilisateur final.

Lors de la mise à niveau d'un nouveau système d'emballage, il faut tenir compte du fait que la plupart des fabricants d'équipements utilisent des produits préfabriqués qui imposent à l'utilisateur de rester dans un système pendant 10 ans ou plus. Cela peut s'avérer particulièrement douloureux lorsqu'un fabricant ou un utilisateur final d'emballage tente d'améliorer continuellement les opérations et d'adapter la machine à des besoins en constante évolution. Le fabricant d'équipement devrait écouter les commentaires de ses utilisateurs et les aider à atteindre leurs objectifs à long terme.

Pour chaque mouvement : Kollmorgen

Depuis plus de 70 ans, Kollmorgen conçoit et fabrique des systèmes de mouvement qui répondent aux besoins ou dépassent les exigences en matière d'emballage et de fabrication modernes. Les systèmes de mouvement de Kollmorgen disposent du type d'intégration, d'intelligence et d'automatisation qui aide les OEM à créer des machines qui peuvent être flexibles et réactives aux besoins de leurs utilisateurs : – contrôleur de mouvement et de machines; – servovariateur AKD2G; – servomoteur AKM2G; – Suite d'automatisation Kollmorgen (Kollmorgen Automation Suite) : une solution d'automatisation qui rassemble un logiciel hautement intégré, un contrôle du mouvement de pointe; – sans oublier les capacités SafeMotionTM.

Nous fournissons une assistance régionale et en co-ingénierie pour accélérer la mise en production et la chaîne d'approvisionnement durable à long terme, de sorte que vous pouvez faire confiance à Kollmorgen pour un déploiement fiable de votre équipement de machines d'emballage. De la conception à la production, Kollmorgen est le partenaire qu'il vous faut pour la conception la plus ambitieuse, l'ingénierie la plus compétente et la livraison la plus fiable.

À propos de l'auteur

Experts Kollmorgen

Kollmorgen Experts

Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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