Alimentation pour machines d'emballage

 2 août 2023
La standardisation crée de la flexibilité

Les constructeurs de machines sont des maîtres compétents pour résoudre les défis du client avec des solutions techniques innovantes. Ce qui est décisif ici, c'est le large savoir-faire, la richesse d'idées d'experts astucieux, l'utilisation de technologies avancées et la standardisation de processus et de composants techniques.

IWK Verpackungstechnik GmbH utilise cette combinaison avec succès dans les nombreux projets de plus en plus personnalisés de ses clients. Avec le partenaire solide WAGO GmbH & Co. KG, l'entreprise optimise ses systèmes de machines sur le plan électrotechnique.

Quiconque, comme IWK Verpackungstechnik GmbH, livre depuis des décennies des installations de remplissage et d'emballage à des clients du monde entier doit savoir identifier les tendances. Ce n'est qu'ainsi que l'entreprise vieille de plus de 130 ans, basée dans le lac de Stuten au Bade, a pu et peut toujours convaincre avec une technologie de pointe. Pour l'instant, deux grandes tendances - la durabilité et l'individualisation - sont particulièrement marquantes. « Nos clients attendent des solutions efficaces pour des tailles de lots toujours plus flexibles », explique Bernd Langlotz, responsable de l'ingénierie électrique chez IWK. « Dans le même temps, la protection de l'environnement et des ressources sont des sujets importants pour lesquels nous soutenons nos clients avec nos installations et nos lignes de turn-key ». Avec des machines modernes, IWK contribue à ce que ses clients puissent emballer avec succès et de manière durable malgré de nouveaux défis et ainsi rester compétitifs. L'entreprise dispose de nombreux brevets dans des technologies clés et est régulièrement récompensée.

Transformer les tendances en innovation

Lors du remplissage et de l'emballage de produits cosmétiques et pharmaceutiques, de plus petites tailles de lots signifient généralement des machines individuelles, des changements de format plus fréquents et des temps de préparation associés. « Alors qu'il y a quatre à cinq ans, nous livrions encore principalement des machines standardisées, le degré d'individualisation n'a cessé d'augmenter, avec le désir d'une plus grande automatisation dans les lignes », explique Langlotz, avant de poursuivre : « Notre système le plus automatisé actuellement, la Flexline, se caractérise par des temps de changement de format extrêmement courts, car les servomoteurs et les commandes prennent beaucoup en charge le travail manuel ».

La spécialisation et l'individualisation croissantes de l'offre de machines impliquent en contrepartie des efforts de planification nettement plus importants, comme le sait Timo Raff, responsable de la planification du matériel et de l'électricité chez IWK : « Alors que nous individualisions les machines auparavant via plusieurs options et différents formats, la technologie moderne de commande et d'asservissement nous donne aujourd'hui beaucoup plus de liberté et de flexibilité. Mais pour gérer les efforts de planification et de projection de la manière la plus efficace possible, nous devons miser sur la standardisation - dans les processus de commande, les composants, les protocoles de communication, les fournisseurs, etc. »
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Condensateur durable au lieu de batterie au plomb

La conversion de l'alimentation électrique tampon du parc de machines IWK montre à quel point l'idée de standardisation est compatible avec le service des tendances du marché : il y a des années, l'idée est née de convertir l'alimentation électrique sans coupure nécessaire pour un type de machine en une méthode plus écologique. Au lieu des batteries au plomb utilisées jusqu'alors, qui devaient veiller à ce que le PC basé sur Windows utilisé s'éteigne correctement en cas de panne de courant et à ce que les données de production importantes et les paramètres des machines soient sauvegardés, IWK voulait utiliser des supercondensateurs modernes. « À l'époque, l'équipe était motivée par la perspective de pouvoir passer à un tampon de condensateur respectueux de l'environnement et ainsi d'éviter à nos clients le remplacement bisannuel des batteries », se souvient Langlotz. « Bien sûr, ni la sauvegarde des données ni la fonctionnalité de la machine ne devaient en souffrir, nous avons donc testé, vérifié et replanifié ».
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Notre choix s'est finalement porté sur les produits WAGO. Ainsi, l'alimentation Pro 2 est très polyvalente et nous offre la sécurité avec un maximum de flexibilité et de standardisation.

Timo Raff, constructeur électrique responsable de la planification du matériel et de l'électricité chez IWK

L'un des plus grands défis était de choisir la bonne alimentation 24 V. Pour que le condensateur puisse dans tous les cas fournir l'assistance nécessaire avant le démarrage de la machine, l'équipe a d'abord choisi deux modules d'alimentation séparés. L'un alimentait le condensateur, l'autre le PC, l'IHM et les capteurs correspondants. « Une fois que le prototype a fonctionné comme souhaité, nous avons voulu optimiser davantage le système et voir comment nous pouvions transférer les connaissances de ce type de machine à l'ensemble de notre gamme », explique Raff. « Nous avons donc travaillé intensément sur diverses alimentations et fusibles électroniques. Notre choix s'est finalement porté sur les produits WAGO. Ainsi, l'alimentation Pro 2 est très polyvalente et nous offre la sécurité avec un maximum de flexibilité et de standardisation ».

L'alimentation la plus fine

Un module d'alimentation 40 A de WAGO remplace maintenant les deux modules d'alimentation précédemment nécessaires. Avec une gestion intelligente de la charge et une logique d'enclenchement intelligente, il alimente d'abord le condensateur avec une puissance suffisante lors de l'enclenchement de la machine. Ce n'est qu'immédiatement après que le PC, l'IHM et les capteurs sont démarrés. Grâce à une utilisation optimale du bloc d'alimentation, il peut exploiter pleinement son avantage de rendement de 96,3 %. Grâce à sa faible puissance dissipée et à ses dimensions de montage compactes, il permet de gagner de la place dans l'armoire électrique et contribue peu à l'échauffement. Cela ménage non seulement le bloc d'alimentation lui-même, mais aussi les autres composants de l'armoire de commande.

« Comme une innovation vient rarement seule, nous avons également profité du passage à l'alimentation WAGO pour poser un autre jalon important chez IWK, car le bloc d'alimentation "parle" non seulement ETHERNET et Modbus RTU, mais aussi IO-Link. Nous considérons cette norme de communication comme une base optimale pour les développements futurs », explique M. Langlotz. Le système de communication permet une connexion point à point entre des appareils IO-Link et un maître IO-Link qui est connecté à un système d'automatisation. Le maître peut non seulement transmettre des commandes et lire des données, mais aussi les évaluer. Des informations supplémentaires sur l'état de l'appareil ou sur la qualité du signal permettent de nombreuses possibilités de diagnostic.

« Nous n'utilisons pas toutes les vastes possibilités de communication que l'alimentation électrique WAGO met à notre disposition par IO-Link , mais nous y travaillons intensivement - au bénéfice de nos clients», explique Raff. Ainsi, l'alimentation électrique ne fournit pas seulement des informations détaillées sur les événements de courant ou les pics de tension, mais aussi sur l'évolution temporelle de la consommation de courant. De telles tendances permettent de déduire l'usure des actionneurs, comme les moteurs, et de prédire les états critiques : "Pour nos clients de l'industrie pharmaceutique en particulier, de telles données sont importantes pour les stratégies de maintenance prévisionnelle", rapporte Langlotz. « Plus les données de diagnostic sont combinées, plus l'image de l'état de l'installation est détaillée. Cela inclut également les valeurs de courant et de tension lorsqu'un bloc d'alimentation intelligent est utilisé ».

Vainqueur de la combinaison : disjoncteurs électroniques

Afin d'augmenter encore les possibilités de diagnostic, IWK envisage également d'utiliser à l'avenir des disjoncteurs électroniques de WAGO. Le client obtient ainsi, canal par canal, encore plus d'informations sur les valeurs de consommation actuelles. Dans le même temps, avec les fusibles électroniques de WAGO, les charges capacitives et inductives peuvent être encore mieux protégées : avec 50 mF, les distributeurs automatiques à fusibles permettent la commutation de charges à haute capacité sans autres mesures ou modification du courant nominal. En combinaison avec l'alimentation Pro 2 de WAGO, les disjoncteurs électroniques forment maintenant l'alimentation et la protection standard dans tous les types de machines d'IWK.

« Pour nous, cette combinaison offre l'équilibre optimal entre flexibilité et standardisation », résume l'ingénieur Langlotz : « Partout où nous avons besoin d'une communication élargie, nous pouvons encliqueter les modules IO-Link sur la Pro 2 - sans replanification ni nouvelle disposition d'armoire ». Son collègue Raff ajoute : « Nous pouvons non seulement proposer à nos clients une flexibilité encore mieux adaptée, mais aussi des concepts durables : le stockage tampon par condensateur permet d'économiser des batteries au plomb, nécessite nettement moins d'entretien et assure ainsi encore moins d'arrêts de machines. De plus, avec l'alimentation intelligente de WAGO, nos clients sont en mesure d'introduire des concepts de maintenance prédictive et de rendre leurs processus de remplissage et d'emballage encore plus efficaces ».

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