Beckhoff Automation CX9020

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Beckhoff_CX9020Beckhoff Automation presenta questo embedded pc che rispetto alle architetture ARM9 precedenti, il processore ARM Cortex  A8 ha un’unità in virgola mobile in hardware . Le operazioni in virgola mobile ( REAL, LREAL ) sono così significativamente più veloci, rendendo allo stesso tempo il CX9020 adatto anche per applicazioni di tipo Motion Control . Caratteristiche particolarmente innovative, che possono rappresentare un passo avanti tecnologico o una significativa differenziazione con la concorrenza

Campi di applicazione

Tutti i sistemi che richiedano un considerevole numero di punti I/O, sia locali che in distribuzione remota, con l’eventuale richiesta di gestione di 3 .. 4 assi e l’opportunità di una visualizzazione grafica di tipo Windows , possono essere campi di applicazione adatti al PC Embedded CX9020.

Esempi di applicazioni

Automazione dei centri di lavorazione della carne: più flessibilità e precisione

Porzionatura altamente efficiente con PC control

TVI Entwicklung und Produktion GmbH a Irschenberg, Germania produce macchine e linee di produzione per la lavorazione delle carni che riguardano  l’intero processo produttivo, dalla ricezione delle materie prime fino al confezionamento del prodotto. Le macchine TVI sono centri di lavorazione della carne flessibili che possono eseguire qualsiasi compito con moduli standard, nonché programmi specifici per il cliente. Poiché il consolidamento costante dell’industria di trasformazione alimentare esercita un’enorme pressione per ridurre i costi, l’efficienza dei processi sta diventando sempre più importante. Thomas Völkl, managing partner di TVI, spiega le crescenti esigenze a cui l’azienda deve far fronte: “Le nostre macchine porzionano qualsiasi tipo di carne rossa, di qualsiasi consistenza e qualsiasi tipologia di taglio. Assicuriamo ottimi risultati in termini di precisione, riducendo al minimo gli scarti con la massima efficienza in termini di lavoro e di energia”. La lavorazione della carne comprende diverse fasi: la fornitura, il tempering (riscaldamento di carne congelata e il leggero congelamento di carne fresca), la porzionatura (taglio, porzionatura), il  traying (manuale o automatica), l’ispezione, e il trasferimento del prodotto alla macchina confezionatrice.  TVI assicura la massima efficienza energetica in due modi: con i servoazionamenti, che sostituiscono la maggior parte degli attuatori pneumatici e idraulici, riducendo drasticamente il consumo di energia delle macchine; e con gli abbattitori, che sono estremamente efficienti.

Esperienza rinforzata con tecnologia di controllo flessibile

L’uso di servoazionamenti  precisi a basso consumo energetico e valvole pneumatiche, ottimizzate attraverso un controllo preciso e veloce, sono solo due esempi di come le esigenti richieste dei clienti possono essere soddisfatte grazie al controllo basato su PC. Questo vale sia per le singole macchine sia per le linee complete, infatti grazie al concetto di modularità, sono in grado di costruire linee di produzione con grande flessibilità in modo da soddisfare tutte le richieste dei clienti. La tecnologia di controllo Beckhoff ha dimostrato di essere particolarmente flessibile e adatta a tutte le applicazioni – dal sistema più piccolo, il dispensatore TDS 300 con vassoio con solo due valvole pneumatiche, fino al sistema di porzionatura GMS 500 con i suoi sette servoassi alta precisione. Il primo componente di una linea di lavorazione della carne è la CBF Cyclefreeze, un abbattitore rotante, dove la carne viene alimentata e scaricata in modo semiautomatico. Utilizzando un meccanismo, l’operatore pone la carne in uno dei cestelli della macchina e dopo aver ritirato il cestello, il nastro trasportatore avanza il successivo. Il PC embedded CX9020 con CPU ARM Cortex ™ A8 1 GHz sposta i cestelli attraverso il congelatore in modo tale che le carni leggermente riscaldate vengano espulse dopo un tempo specifico (per esempio 8 minuti). La surgelazione avviene tramite un built-in, pannello di controllo con ghiera in acciaio inossidabile e un display da 5,7 pollici e dotato di tecnologia di estensione DVI / USB che permette di essere installato fino a una distanza di 50 metri dal PC.

 

Sistema di porzionatura multifunzionale: il cuore della linea

Alla base dei laboratori TVI, e situato davanti al freezer, si trova la parte più importante della linea produttiva, il sistema multi funzionale di porzionatura GMS 500. La macchina è controllata tramite un PC embedded CX1030 insieme al software TwinCAT NC I. Il pannello di controllo, un CP6901 integrato,  è in acciaio inox ed è costituito da un touch da 12 pollici. Quattro compatti servoazionamenti  AX5206 e cinque servomotori sincroni AM3021 con AG2210 assicurano il controllo del movimento. Progettata per flussi di lavoro di alta precisione, la GSM 500 esegue le seguenti fasi di processo:

  • L’operatore mette uno o più pezzi di carne in uno stampo
  • La macchina ruota lo stampo nella posizione di taglio e il pistone appropriato viene attivato.
  • Il coltello taglia la prima fetta dopo che una unità lineare ha determinato spessore della fetta in base al singolo peso. Immediatamente dopo l’ultimo taglio, lo stampo muove il pezzo successivo di carne e il processo si ripete.

Alla fine della porzionatura comincia il sistema di traying con la FPS 500 Euroline, che ripone la carne in vaschette in base al peso o alle porzioni. Si compone di tre moduli: MIS 3000-4000, zona di taglio manuale con il dispenser TDS 300, il vassoio riempitivo automatico AIF 500, e la GMI 500 che pesa e smista le unità. In primo luogo, le fette di carne porzionate provenienti dalla GMS 500 vengono posti sul nastro trasportatore del MIS 3000-4000; da lì sono collocati in vassoi manualmente o automaticamente per poi passare alla GMI 500, dove vengono caricati e pesati su una bilancia. Le porzioni troppo leggere o troppo pesanti vengono automaticamente spostate in una stazione di rilavorazione. Vassoi con i pesi corretti invece passano direttamente alla macchina di confezionamento.

Servodrive flessibili e precisi

È in atto un nuovo progetto di sviluppo in TVI, la nuova AIR 250 costituita da 4 servoassi per  rimuovere i residui, il nastro trasportatore e la cosiddetta “cinghia a molla” e una cinghia dentellata per i vassoi vuoti. Su questa macchina, TVI beneficia anche della OCT (One Cable Technology)di Beckhoff, dove il segnale e la potenza sono trasmessi da un singolo cavo, diminuendo così il cablaggio, gli ingombri e i relativi costi. Il sistema OCT è implementato con due servoassi AX5206 due motori AM8021 o AM8022 ognuno dei quali con due riduttori epicicloidali AG2210 e AG2310. Già nel 2008 TVI decise si sostituire la convenzionale tecnologia dei PLC con il controllo basato su PC. “Passare ad un sistema di controllo completamente basato su PC è stata una scelta facile” – spiega Thomas Völkl,  “e Beckhoff si è rivelato il fornitore ideale perché il loro sistema non solo è molto veloce, ma aperto ed estremamente flessibile. Il sistema di Beckhoff ha permesso anche a TVI di perfezionare molto efficacemente il proprio sistema di processo”. In somma, il controllo su PC lavora ugualmente bene sia su piccole applicazioni, sia su applicazioni molto complesse. Il sistema flessibile I/O di Beckhoff, con oltre 300 terminali EtherCAT, apre a una vasta gamma di applicazioni e soddisfa tutte le esigenze di TVI. Il suo design salva-spazio è particolarmente importante per Thomas Völkl: “Dal momento che le nostre macchine sono molto compatte, l’elevata disponibilità di terminali I/O è di grande beneficio per noi. Nel nostro abbattitore, ad esempio, utilizziamo il terminale EtherCAT EL2809 HD, che dispone di 16 uscite digitali in un contenitore che è largo solo 12 millimetri. “Altri vantaggi sono molti terminali con funzioni integrate speciali. Il terminale EL3356-0010, ad esempio,  ci rende più facile l’integrazione del peso nel controllo della macchina, mentre i terminali di controllo di potenza EL34xx documentano a basso consumo energetico lo shock del freezer.

TwinCAT 3 offre maggiori potenzialità per una maggiore efficienza

Thomas Völkl ritiene che la nuova generazione di software TwinCAT 3 offre gli strumenti giusti per aumentare l’efficienza: “Avere il tipo di object-oriented che TwinCAT 3 supporta in modo efficace è essenziale per rendere l’elettronica e la programmazione più modulare. TwinCAT 3 offre due grandi vantaggi: la programmazione orientata agli oggetti, che richiede molto meno sforzo e si adatta più facilmente al lavoro di più sviluppatori sullo stesso progetto. È per questo che implementeremo TwinCAT 3 sulla prossima generazione delle nostre macchine”.

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