Aktuální vydání

celé číslo

10

2021

Automatizace v elektrárnách a teplárnách, obnovitelné zdroje, distribuce elektřiny a tepla

Bezdotykové měření teploty, měření spotřeby elektřiny a tepla

celé číslo

Rychlá pekárenská kontrolní a balicí linka se sběrnicí Powerlink

Firma De La Ballina Freres SAS se sídlem v Maleville v jižní Francii vyvíjí, vyrábí a instaluje zcela automatizované linky na balení polotovarů a pečených, čerstvých i hluboce zmrazených průmyslově vyráběných pekárenských a cukrářských výrobků. S prudkým nárůstem požadavků na výkonnost a flexibilitu těchto linek v posledních několika letech nebývale vzrostl také význam počítačových systémů zajišťujících spolehlivý chod balicích linek a kvalitu finální produkce. Firma De La Ballina používá k řízení dodávaných balicích linek automatizační techniku značky B&R a sběrnici Powelink.

 
„Mají-li se vyrovnat s rostoucími cenami surovin, musí pekárny snižovat své výrobní náklady,“ říká Benjamin DeChilly, ředitel firmy De La Ballina, a dodává: „Aby dokázaly vyhovět neustále rostoucí poptávce a obstát ve vysoce konkurenčním prostředí na trhu v Evropě i jinde, potřebují vyrábět více zboží při současném vyloučení manuálních činností. Zcela automatické balicí linky, jako jsou ty od firmy De La Ballina, za těchto podmínek již nejsou luxusem, ale nutností. Do budoucna pak očekáváme další růst objemů produkce pekárenských výrobků a také neustálý růst jejich rozmanitosti.“ V rámci vývoje velmi výkonných balicích linek schopných plnit náročné budoucí požadavky technický manažer Thierry De Lazzari a jeho tým ve firmě De La Ballina zcela přepracovali strukturu systému řízení balicí linky při použití výhradně automatizačních techniky značky B&R. Cílem modernizace řídicího systému bylo dosáhnout větší výkonnosti linek, usnadnit změny jejich konfigurace a zmenšit náklady na jejich realizaci, uvedení do provozu a údržbu.
 

18 000 baget za hodinu

Výsledkem modernizace řídicího systému při použití automatizační techniky značky B&R je nová generace balicích linek, které počítají a přepravují výrobky a sledují jejich kvalitu při taktu až 18 000 baget apod. za hodinu. Kvalita všech výrobků je před tím, než jsou prostřednictvím pole přísavek přepraveny na balicí dopravník (obr. 1), kontrolována při použití prostorového (3D) inspekčního kamerového systému.
 
Stroje jsou vybaveny kompletním řídicím systémem od společnosti B&R, obsahujícím průmyslový panelový počítač Power Panel 500, určeným pro řízení i vizualizaci, který je prostřednictvím sběrnice Powerlink připojen k síti servopohonů Acopos, sloužících k řízení os, a dále moduly XV pro řízení ventilů. Rozhodnutí přejít na techniku B&R bylo podle Thierra De Lazzariho založeno na některých klíčových výhodách nabízeného řešení.
 
Mezi ně patří velká výkonnost sběrnice Powerlink, jakož i distribuovaných modulů systému X20 se vzdáleností mezi stanicemi až 100 m. Dalšími důležitými hledisky byly snadná integrace ventilových terminálů do řídicího systému při použití modulů XV a také ucelená nabídka automatizačních produktů značky B&R včetně mnoha rozmanitých provedení modulů I/O. A bylo-li dále v úvahu vzato také nespočetné množství integrovaných funkcí nabízejících se ve vývojovému prostředí Automation Studio 4 spolu se širokou nabídkou komunikačních protokolů podporovaných v systému X20 (včetně protokolů TCP/IP a Modbus) – obojí výrazně usnadňující přímou integraci produktů od třetích stran –, bylo rozhodnutí pro značku B&R zcela jednoznačné.
 

Powerlink – výkonná komunikační sběrnice pro integrovanou automatizaci

Přechod na automatizační techniku B&R s použitím sběrnice Powerlink umožnil firmě De La Ballina sjednotit v jeden transparentní celek vlastní řídicí systém linky s velmi rychlým 3D inspekčním kamerovým systémem kontrolujícím kvalitu pekárenských produktů před jejich přepravou k vlastnímu balení.
 
Inspekční systém linky se svými optickými skenery a komponentami pro zpracování obrazu vyžaduje pro svou správnou činnost naprosto přesné časování signálů a velmi krátké doby odezvy. V minulosti firma De La Ballina realizovala tyto přenosy při použití drátového propojení a konvenční průmyslové komunikační sběrnice. Správce kamerových systémů u firmy Da La Ballina Emmanuel Dumas ovšem poté, co se obeznámil s vlastnostmi sběrnice Powerlink, nabyl nezvratného přesvědčení, že tato sběrnice s parametry reálného času bude mimořádně vhodná i pro synchronizaci a přenos údajů 3D kamerových systémů. Hlavními požadavky na komunikační strukturu jsou zde velká výkonnost a časový determinismus (přesnost lepší než 1 ms) při přenosu dat. Tyto požadavky sběrnice Powerlink splňuje vrchovatou měrou (viz vložený text).
 
„Při návrhu nové struktury stroje nebo zařízení představuje volba typu komunikační sběrnice důležité strategické rozhodnutí,“ zdůrazňuje Emmanuel Dumas význam své volby, která se ukázala být správná také z dalších důvodů: „Naše volba sběrnice Powerlink dokonale ladí s naší firemní vizí integrovaného automatizačního systému. A to nejen po technické stránce, ale také tím, že jde o techniku typu open-source, vylučující nebezpečí skrytých vývojových vad, na než lze narazit u proprietárních produktů.“
 
Sběrnice Powerlink je základem řídicího systému u všech linek dodaných firmou De La Ballina do celého světa počínaje rokem 2010. Technika Powerlink v nich snadno zvládá i ty nejnáročnější požadavky a připravila tak půdu pro novou generaci linek s velmi výkonným integrovaným automatizačním systémem zcela transparentně zastřešujícím oba navzájem provázané podsystémy, řídicí a inspekční.
 

Cestou neustálého rozvoje

Dalším vývojovým krokem ve firmě De La Ballina bude převedení algoritmů zpracování obrazu do prostředí techniky programovatelných hradlových polí (FPGA). Pro kompaktní komunikační systém Powerlink toto nepředstavuje problém, přičemž jeden modul typu FPGA zvládne jak zpracování algoritmu rozpoznání obrazu, tak připojení inspekčního systému ke sběrnici Powerlink. Nové linky bude možné ještě snáze a rychleji rekonfigurovat v závislosti na poptávce po tom kterém pekárenském sortimentu a tak dosahovat ještě větší výrobní kapacity a produktivity výroby. Sortiment automatizační techniky B&R a sběrnice Powerlink v kombinaci s vlastním vývojem tak pomáhají firmě De La Ballina vždy pohotově reagovat na neustále se měnící požadavky jejích zákazníků, jimž modernizované balicí linky zajišťují náskok do budoucna v konkurenčním prostředí.
 

Parametry sběrnice Powerlink

Sběrnice Powerlink pracující v reálném čase je ideální k zajištění přenosu dat a synchronizaci pro úlohy typu zpracování obrazu:
  • velká výkonnost (šířka pásma),
  • malý rozptyl,
  • doba cyklu 100 μs,
  • doba odezvy kratší než 1 ms.

Obr. 1. Upečené bagety jsou po individuální kontrole kvality za použití 3D inspekčního kamerového systému přepravovány polem přísavek na balicí dopravník (foto: De La Ballina)