Stroomvoorziening voor verpakkingsmachines

 2 augustus 2023
Standaardisering zorgt voor meer flexibiliteit

Machinebouwers zijn vakbekwame experts voor het oplossen van uitdagingen van de klant met innovatieve technische oplossingen. Van doorslaggevend belang hierbij zijn een brede knowhow, een schat aan vakkundige ideeën, het gebruik van geavanceerde technologieën en de standaardisering van processen en technische componenten.

IWK Verpackungstechnik GmbH maakt van deze combinatie succesvol gebruik bij diverse individuele klantprojecten. Samen met WAGO GmbH & Co. KG als betrouwbare partner optimaliseert het bedrijf machinesystemen op elektrotechnisch vlak.

Wie net als IWK Verpackungstechnik GmbH al decennialang vul- en verpakkingsinstallaties aan klanten over de hele wereld levert, moet een neusje hebben voor trends. Alleen zo kon en kan het inmiddels 130 jaar oude bedrijf, dat in het Zuid-Duitse Stutenmeer is gevestigd, telkens opnieuw met innovatieve toptechnologie overtuigen. Momenteel ligt de focus op twee megatrends – duurzaamheid en individualisering. "Onze klanten verwachten efficiënte oplossingen voor alsmaar flexibelere batchgroottes", licht Bernd Langlotz, Head of Electrical Technology bij IWK, toe. "Tegelijkertijd zijn milieubescherming en de bescherming van hulpbronnen belangrijke onderwerpen waarbij we onze klanten met onze installaties en turn key-lijnen ondersteunen." Met de meest moderne machines zorgt IWK ervoor dat klanten ondanks nieuwe uitdagingen succesvol en duurzaam kunnen verpakken en op deze wijze concurrerend blijven. Het bedrijf beschikt over tal van patenten op het gebied van sleuteltechnologieën en wordt regelmatig onderscheiden.

Trends omzetten in innovaties

Bij het afvullen en verpakken van cosmetische en farmaceutische producten betekenen kleinere batchgroottes over het algemeen individuelere machines, regelmatige formaatwisselingen en hiermee gepaard gaande insteltijden. "Tot een jaar of vier, vijf geleden leverden we grotendeels gestandaardiseerde machines. Sindsdien is de individualisering steeds belangrijker geworden, met een grotere vraag naar meer automatisering in de productielijnen", vertelt Langlotz en vult aan: "Onze meest geautomatiseerde installatie, de Flexline, wordt gekenmerkt door extreem korte wisseltijden, omdat servomotoren en besturingen veel handmatig werk overnemen."

De toenemende specialisatie en individualisering van het aanbod aan machines betekent aanzienlijk meer werk bij de planning, aldus Timo Raff, verantwoordelijk voor de hardware- en elektrische planning bij IWK: "Terwijl we in het verleden machines door middel van meerdere opties en verschillende formaatdelen individueel hebben ontwikkeld, biedt de moderne besturings- en servotechniek ons veel meer vrijheid en flexibiliteit. Om de planning en de projectering echter zo efficiënt mogelijk vorm te kunnen geven, moeten we standaardiseren – en dat zowel bij besturingsprocessen en componenten als bij communicatieprotocollen en leveranciers."
MM-443018_website_referenz_iwk_5_2000x1125.jpg

Duurzame condensatoren in plaats van loodaccu's

Hoe goed de onderwerpen standaardisering en markttrends met elkaar kunnen worden gecombineerd, laat de overstap van de elektrische buffer van het machinepark van IWK zien: jaren geleden ontstond het idee om de benodigde onderbrekingsvrije stroomvoorziening voor een machinetype om te zetten naar een milieuvriendelijkere methode. In plaats van de tot dusverre gebruikte loodaccu's, die er bij een stroomuitval voor moesten zorgen dat de gebruikte Windows-gebaseerde PC correct werd uitgeschakeld en belangrijke productiegegevens en machineparameters werden opgeslagen, wilde IWK moderne supercondensatoren gebruiken. "Het vooruitzicht dat we kunnen overstappen naar een milieuvriendelijke condensatorbuffer en onze klanten de accu's niet om de twee jaar hoeven te vervangen, was voor het team dé drijfveer", weet Langlotz zich te herinneren. "Natuurlijk mocht noch de opslag van gegevens noch de functionaliteit van de machine hieronder lijden. We hebben dus getest, gecontroleerd en opnieuw gepland."
MM-443018_website_referenz_iwk_1_2000x1125.jpg

Onze keuze viel uiteindelijk op producten van WAGO. De voeding Pro 2 is uitermate veelzijdig en biedt ons veiligheid in combinatie met maximale flexibiliteit en standaardiseerbaarheid.

Timo Raff, verantwoordelijk elektroconstructeur voor de hardware- en elektrische planning bij IWK

Een van de grootste uitdagingen was de keuze van de juiste 24V-voeding. Opdat de condensator vóór de start van de machine de benodigde ondersteuning kon bieden, koos het team aanvankelijk voor twee gescheiden netvoedingen. De ene voeding voedde de condensator, de andere de PC, de HMI evenals de bijbehorende sensoren. "Nadat het prototype naar wens functioneerde, wilden we het systeem verder optimaliseren en testen hoe we de inzichten van het ene machinetype aan ons volledige portfolio kunnen overdragen", licht Raff toe. "We hebben ons daarom intensief beziggehouden met diverse voedingen en elektronische zekeringen. Onze keuze viel uiteindelijk op producten van WAGO. De voeding Pro 2 is uitermate veelzijdig en biedt ons veiligheid in combinatie met maximale flexibiliteit en standaardiseerbaarheid."

Optimale stroomvoorziening

Een 40A-netvoeding van WAGO vervangt de twee tot dusverre benodigde netvoedingen. Dankzij het intelligente Load Management en de intelligente inschakellogica voorziet het systeem de condensator bij het inschakelen van de machine van voldoende vermogen. PC, HMI en sensoren worden pas daarna gestart. Door de optimale benutting van de netvoeding kan het bedrijf het rendement van 96,3 % volledig benutten. Dankzij het lage vermogensverlies en de compacte afmetingen bespaart het systeem ruimte in de schakelkast en draagt het slechts in geringe mate bij aan de opwarming van de schakelkast. Dit ontziet niet alleen de netvoeding zelf, maar ook de andere componenten in de schakelkast.

"Aangezien innovatie zelden op zichzelf staat, hebben we de overstap naar de voeding van WAGO ook voor een andere belangrijke koerswijziging bij IWK gebruikt. De netvoeding 'verstaat' naast Ethernet en Modbus RTU ook IO-Link. Deze communicatiestandaard beschouwen wij als een optimale basis voor toekomstige ontwikkelingen", licht Langlotz toe. Het communicatiesysteem maakt een Point to Point-verbinding tussen IO-Link Devices en een IO-Link Master mogelijk die op een automatiseringssysteem aangesloten is. De master kan niet alleen commando's overdragen en gegevens uitlezen, maar deze ook analyseren. Aanvullende informatie over de apparaatstatus of de signaalkwaliteit biedt de mogelijkheid tot omvangrijke diagnoses.

"We maken geen gebruik van alle communicatiemogelijkheden die de voeding van WAGO ons met IO-Link ons ter beschikking stelt, maar we werken er wel intensief aan – in het voordeel van onze klanten", legt Raff uit. De voeding levert hierdoor niet alleen gedetailleerde informatie over stroomgebeurtenissen of spanningspieken, maar ook over het tijdsverloop van de stroomopname. Aan de hand van dergelijke trends kan de slijtage aan actuatoren zoals motoren worden afgeleid en kunnen kritische toestanden worden voorspeld: "Met name voor onze klanten in de farmaceutische industrie zijn dergelijke gegevens van belang voor toekomstgerichte onderhoudsstrategieën", aldus Langlotz. "Hoe meer diagnosegegevens gecombineerd worden, hoe gedetailleerder het beeld van de toestand van de installatie wordt. Hiertoe behoren ook stroom- en spanningswaarden als een intelligente netvoeding wordt gebruikt."

Winnende combinatie: elektronische beveiligingsschakelaars

Om de diagnosemogelijkheden verder uit te breiden, overweegt IWK in de toekomst ook het gebruik van elektronische beveiligingsschakelaars van WAGO. Hierdoor krijgt de klant per kanaal nog meer informatie over de actuele verbruikswaarden. Tegelijkertijd kunnen met de elektronische zekeringen van WAGO capacitieve en inductieve lasten nog beter worden beveiligd: met 50 mF maken de beveiligingsschakelaars het schakelen van lasten met hoge capaciteiten zonder verdere maatregelen of een wijziging van de nominale stroom mogelijk. In combinatie met de voeding Pro 2 van WAGO vormen de elektronische beveiligingsschakelaars de standaard stroomvoorziening en -beveiliging voor alle machinetypes van IWK.

"Voor ons biedt deze combinatie een optimale balans tussen flexibiliteit en standaardisering", vat dipl. ing. Langlotz samen, en voegt hieraan toe: "Waar een uitgebreide communicatie noodzakelijk is, kunnen we de IO-Link-modules eenvoudig op de voeding Pro 2 klikken – zonder de planning te wijzigen of de layout van de kast te wijzigen." Zijn collega Raff voegt hieraan toe: "We kunnen onze klanten niet alleen een nog hogere mate van flexibiliteit bieden, maar ook duurzame concepten: door de condensatorbuffer zijn loodaccu's overbodig, is minder onderhoud nodig en worden de stilstandtijden van de machine tot een minimum beperkt. Bovendien zijn onze klanten met de intelligente voeding van WAGO in staat om toekomstgerichte onderhoudsconcepten te implementeren en hun vul- en verpakkingsprocessen nog efficiënter vorm te geven."

MM-443018_website_referenz_iwk_2_2000x1125.jpg