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Tecnologias inteligentes estão mudando o desempenho do setor de embalagens

O aumento da demanda dos consumidores exige mais produtividade, mais produtos por minuto e um desempenho mais preciso e repetível das máquinas de embalagem. Devido a essa demanda, o setor está adotando tecnologias mais integrativas e automatizadas para oferecer eficiências e desempenho no mercado de máquinas de embalagem. Além disso, essa integração está dando origem a máquinas de embalagem menores e mais compactas, uma tendência comum no setor e na maioria das tecnologias em geral.

Entretanto, a abordagem padrão é acrescentar dispositivos separados, como um servodrive e um controlador programável, e tentar integrá-los. Normalmente, os fornecedores fabricam o componente, e o designer e o fabricante da máquina ficam encarregados de encontrar uma forma de integrá-lo a um sistema já existente ou de fazer os componentes funcionarem em conjunto para uma configuração diferente. Isso pode fazer com que o sistema não seja totalmente integrado ou não forneça aos usuários da máquina de embalagem o desempenho necessário.

Uma das novas abordagens para atender o aumento da demanda no mercado de máquinas de embalagem é usar tecnologias integradas e inteligentes com arquiteturas abertas que utilizam a computação inteligente para construir novos sistemas ou fazer um upgrade em sistemas existentes. Essas tecnologias, além de fornecer mais produtividade e mais produtos por minuto, são usadas para manutenção e modelagem preditiva para aumentar ainda mais a eficiência e oferecer uma segurança avançada à máquina.

Começa com integração, termina com simplicidade

Usar componentes altamente integrados é a primeira etapa para criar uma máquina de embalagem avançada. No entanto, a combinação e integração de componentes não proporcionam, necessariamente, simplicidade ou facilidade de uso. É aí que entra o design inteligente. Por exemplo, a combinação de um servodrive com um controlador de motion embutido em um único pacote, economiza espaço, corta custos, reduz o nível de integração e elimina a necessidade de conectar outro dispositivo ao painel.

Mapa de sistema do KAS

O Kollmorgen Automation Suite é uma solução de automação de máquinas que une o hardware, um ambiente de programação de software altamente integrado e intuitivo e recursos de segurança avançados para criar uma máquina altamente diferenciada. Essa integração ajuda a reduzir o tempo de desenvolvimento, aumentar a produtividade da máquina, reduzir a quantidade de refugo e aumentar a eficácia geral do equipamento.

A eliminação da necessidade de integrar o sistema de controle no nível da máquina reduz o tempo de criação da máquina pela equipe de engenharia do OEM. Um painel menor tem um custo mais baixo e ajuda o OEM a fazer uma máquina menor, poupando espaço para o eventual usuário final. É possível embutir os controles da máquina e de motion em um controlador de máquina que inclui o controle integrado para vários eixos de servos e de motores de passos, E/S completa, interface IHM e conectividade Fieldbus. Esse tipo de integração é particularmente útil quando combinado com sistemas de arquitetura aberta.

As arquiteturas fechadas usam produtos pré-projetados difíceis de atualizar, enquanto os sistemas abertos e distribuídos podem se adaptar às necessidades do fabricante de embalagens, possibilitando que vários componentes funcionem e se integrem perfeitamente ao sistema existente ou a um novo design. O uso de um ambiente gráfico de programação integrado que realiza diversas variáveis, facilitando a programação, é um exemplo disso. Embora todas as máquinas de embalagem modernas tenham uma IHM que executa um programa de visualização para interagir com a máquina, o uso de uma IHM que executa seus próprios programas, criados dentro de um ambiente gráfico de programação, proporciona mais flexibilidade e facilidade de utilização para o usuário final. Leia mais sobre a tela gráfica incorporada no drive.

Unidade servo AKD2G

O AKD2G da Kollmorgen é um servodrive de eixo duplo com E/S expansível, memória removível, STO de canal duplo e a primeira tela gráfica do setor incorporada no drive. O design de eixo duplo fornece o dobro de densidade de potência em comparação com os drives de eixo único e ocupa um espaço 20% menor em comparação com outros drives de eixo duplo do mercado.

Uso de tecnologias inteligentes

As tecnologias inteligentes usam reconhecimento automático e operações baseadas na web para comunicar e conectar vários dispositivos dentro da mesma máquina. Por exemplo, quando um servodrive integrado a um controlador de motion é conectado a vários outros servodrives ou módulos de E/S, ele deve se reconhecer e reconhecer os outros servodrives da rede automaticamente. Em seguida, o fabricante da máquina simplesmente os mapeia para os nomes dos eixos físicos.

Uma máquina de embalagem que usa operações baseadas na web permite que os usuários verifiquem o status de cada eixo, iniciem ou parem a máquina e comandem as funções de backup e restauração. Por meio de um endereço IP dedicado ou da conexão a um servidor, a equipe de operações ou de engenharia pode verificar o status de uma máquina ou até mesmo de um controlador em qualquer navegador.

O uso de uma norma reconhecida para a programação do PLC ou para os controladores de motion, como a IEC-61131-3 ou a PLCopen para motion, permite que os controladores de máquinas mais familiarizados com a programação em Ladder, texto estruturado ou qualquer outra linguagem da norma IEC-61131-3 para construir máquinas que possam integrar-se facilmente a outros componentes que usam as mesmas normas.

Tecnologias integradas para uma segurança mais responsiva

A segurança é a questão mais importante em qualquer tipo de máquina. No caso das máquinas de embalagem, a abordagem tradicional é acrescentar módulos de segurança separados e, em seguida, integrá-los à máquina. Novas tecnologias possibilitam que as funções de segurança sejam 100% incorporadas no drive, eliminando a necessidade de soluções externas que dependem de uma integração complexa entre o controlador, o PLC de segurança e o drive. O fato de ter funções de segurança incorporadas somente no drive permite uma reação mais responsiva do que a reação de componentes separados.

As funções de segurança incorporadas no drive podem ser programadas para operar automaticamente, sem comandos explícitos de um operador. Por exemplo: é possível programar um eixo para acionar os freios automaticamente em caso de queda de energia, para que ele não falhe e derrube uma carga.

Além de proteger o operador, os recursos avançados de segurança incorporados no drive podem manter a produtividade da máquina, até mesmo em momentos em que a máquina normalmente ficaria offline. Por exemplo: tradicionalmente, para limpar uma máquina, era necessário desligá-la, limpá-la, ligá-la novamente, retirando-a da produção durante todo o processo de limpeza. O uso de recursos de segurança incorporados no drive, como a função de limitação de velocidade por motivo de segurança, possibilita a limpeza da máquina em operação, eliminando o tempo de inatividade e mantendo a segurança do operador. Leia mais sobre funções de segurança incorporadas no drive.

Funções de SafeStop eficientes

STO (torque desligado com segurança)

Corta a alimentação do motor, mas deixa o drive energizado para um reinício rápido.

SS1 (parada de segurança 1)

O drive para por meio de uma frenagem controlada. Após um tempo especificado, a fonte de alimentação do motor é interrompida com segurança, ativando internamente o STO.

 

SS2 (parada de segurança 2)

O drive para por meio de uma frenagem regenerativa controlada e, em seguida, permanece em repouso controlado.

SBC (controle de freio seguro)

Controle seguro de um freio de retenção eletromagnético, normalmente para eixos verticais.

 

SBT (teste de freio seguro)

Para obter um nível de segurança SIL2 ou superior, é preciso testar o freio eletromecânico.

SDB (freio dinâmico seguro)

Em algumas aplicações, é mais adequado colocar os fios do motor em curto-circuito por meio de relés "seguros", em vez de usar um freio de retenção eletromecânico.

O SafeMotion Monitor da Kollmorgen inclui uma linha completa de opções com certificação ISO que preenchem praticamente todos os requisitos de segurança funcional. Essas funções de segurança são 100% incorporadas no drive, eliminando a necessidade de soluções externas que dependem da integração complexa entre o controlador, o PLC de segurança e o drive.

Métricas avançadas de manutenção e desempenho

As operações baseadas na web permitem que os usuários verifiquem o status de cada eixo e iniciem ou parem a máquina remotamente. Essa capacidade de monitorar a máquina em tempo real oferece a oportunidade de fazer a manutenção preventiva, que melhora a segurança global da máquina. Além disso, não há necessidade de software de PC nem de programação por teclado para configurar a máquina em uma situação de substituição ou manutenção preventiva. Isso pode aumentar significativamente o tempo de atividade de uma linha de embalagem. Essa característica é conhecida como “paradoxo do terceiro turno”, segundo o qual o inesperado acontece no terceiro turno quando a maioria das empresas opera as máquinas com um suporte limitado. Essas ferramentas ajudam a atenuar esse risco.

Além de permitir a manutenção preventiva, a máquina integrada com conectividade à internet fornece mais dados para o usuário final, possibilitando a determinação de tendências para aumentar a eficiência operacional. As funções automáticas de backup e restauração possibilitam a troca do servodrive sem necessidade de configuração. As informações são armazenadas e baixadas centralmente e, com frequência, um sistema de suporte e ajuda integrado é embutido diretamente no software de desenvolvimento com uma função de ajuda integrada.

Criação de máquinas que se adaptam à evolução das necessidades

As tecnologias inteligentes e integradas geram valor para as operações de máquinas de embalagem que vai além do tamanho compacto: manutenção preditiva e modelagem de desempenho, recursos de segurança avançados, integração mais fácil de vários componentes, uso e configuração mais fáceis para o usuário final.

Ao fazer um upgrade ou criar um novo sistema de embalagem, leve em conta que a maioria dos fabricantes de equipamentos está usando produtos pré-projetados que prendem o usuário a um sistema por 10 anos ou mais. Isso pode ser particularmente problemático quando um fabricante ou usuário final de embalagens procura continuamente melhorar as operações e adaptar a máquina à evolução das necessidades. O fabricante de equipamentos deve ouvir os usuários e ajudá-los a cumprir suas metas de longo prazo.

Para todos os movimentos: Kollmorgen

Há mais de 70 anos, a Kollmorgen projeta e cria sistemas de motion que atendem as necessidades da fabricação e das embalagens modernas. Os sistemas de motion da Kollmorgen — desde o controlador de motion e de máquinas até o servodrive AKD2G, o servomotor AKM2G e o Kollmorgen Automation Suite, o KAS, uma solução de automação de máquinas que une softwares altamente integrados, o melhor controle de movimento da categoria e recursos SafeMotionTM — têm o tipo de integração, inteligência e automação que ajudam os OEMs a criar máquinas flexíveis que atendem as necessidades dos clientes.

Oferecemos coengenharia e suporte na região para proporcionar um aumento rápido de produtividade e uma cadeia de abastecimento sustentável em longo prazo, assim você pode contar com a Kollmorgen para uma implementação confiável durante toda a vida útil do seu maquinário de embalagem. Desde o conceito até a produção, a Kollmorgen é a única parceira de que você precisa para contar com o design mais ambicioso, a engenharia mais capacitada e a entrega mais confiável.

Sobre o Autor

Especialistas Kollmorgen

Kollmorgen Experts

Esse blog foi um esforço colaborativo do time de motion e dos experts em automação na Kollmorgen, incluindo especialistas da engenharia, atendimento ao cliente e de desenvolvimento de projetos. Sempre que você começar um projeto, estamos aqui para ajudá-lo.

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