DISCRETE AUTOMATION
PLC's zorgen voor just-in-time levering bij EMGO

Emgo in Lommel, België, is ‘s werelds grootste producent van gloeilampballonnen. Jaarlijks vinden ruim 1,7 miljard exemplaren hun weg naar fabrikanten van gloeilampen wereldwijd. Bekende namen uit de klantenkring zijn Philips en Osram. De ballonnen worden non-stop vervaardigd in vier produktiestraten. De snelste straat levert zo’n 1350 ballonnen van het type A60 per uur. In de andere straten worden de grotere types vervaardigd in een tempo van 600 à 700 stuks per uur.

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Tot voor kort werd er een automatiserings-systeem gebruikt dat gebaseerd was op PC 20 PLCs van Philips. Met het oog op de toekomst en om de concurrent een stap voor te blijven, werd besloten op een nieuw systeem met meer communicatiemogelijkheden over te gaan. Vanwege zijn betrouwbaarheid, flexibiliteit en prijs/prestatie-verhouding werd hiervoor de modulaire P8 rack line machine controller van Nyquist Industrial Control gekozen.
Hiermee kan zeer snel en flexibel worden gereageerd op afroeporders (just-in-time levering) en last-minute veranderingen in ordergrootte. Ook de reputatie Nyquist Industrial Control als een op alle punten zeer betrouwbare leverancier heeft hierbij naar verluidt een grote rol gespeeld.

Automatisering
De automatisering met het P8 rack line systeem is inmiddels in de plakstraten en in de rapportage gerealiseerd. Voor de parallelle plakstraten 1 en 2 staan acht bufferbanen. Hierop komen de volle dozen samen die door transportbanden worden aangevoerd vanuit de verschillende inpakstations in de produktiestraten. Deze dozen worden per reeks van 25 stuks van eenzelfde bufferbaan via plakstraat 1 of 2 naar een palletlader gevoerd. Beide plakstraten bevatten achtereenvolgens:
- een etiketteermachine die de zevende doos in een reeks van 25 voorziet van een etiket
- De gegevens voor het etiket worden door de VAX host computer in het P8-systeem geladen. Deze geeft dan afhankelijk van de gekozen bufferbaan de gegevens door aan de etiketteermachine via de vrij-programmeerbare CVI-interfacekaart
- een trilband waarop de dozen worden getrild als dit in de fabriek niet is gebeurd. Door dit trillen komen de ballonnen in de doos vast op hun plaats te zitten en kan de doos worden gesloten
- een dozensluitmachine die de deksels van de dozen aan de bovenkant dichtplakt
- een transportband met inkjetprinter die het plakband van elke doos van een code voorziet.
De gegevens voor de inktjetcode worden door de host computer in het P8-systeem geladen en via een I/0-kaart aan de besturingseenheden van de inkjetprinters doorgegeven. Het aanvoeren van een reeks van 25 dozen wordt automatisch bestuurd aan de hand van een prioriteitenlijst in het P8-systeem en een drievoudig volmeldingssysteem.

MODBUS
Het P8 rack line systeem communiceert met de VAX host computer via de industriestandaard MODBUS. Naar aanleiding van de gegevens uit de host computer en het uitgangssignaal van een type-wisselingsdetector kan het P8-systeem de aanvoer uit een bepaalde bufferbaan blokkeren.
De operator kan zelf bepalen van welke bufferbaan de dozen naar plakstraat 1 of 2 worden geleid maar hij kan de keuze ook aan het P8-systeem overlaten. De keuze wordt door het P8-systeem beveiligd tegen kruisingen.
De operator kiest daarnaast regelmatig pallets voor een steekproef. Als hierbij fouten worden gevonden, worden alle pallets tot aan de voorafgaande steekproef gecontroleerd. De resultaten worden dan wederom aan de host computer doorgegeven.
Alle produktiegegevens inclusief storingsmeldingen en andere statistische informatie worden uiteindelijk via een MODBUS-kaart teruggekoppeld naar de VAX host computer. Hierdoor kan de leiding desgewenst het produktieproces op korte termijn bijsturen.

Voordelen
Het systeem heeft een open-ended architectuur en is voor wat betreft hardware, software en communicatie geheel in overeenstemming met de internationale standaard IEC- 1131. Dit betekent dat toekomstige nieuwe produktiestappen eenvoudig kunnen worden opgevangen door het bijplaatsen van modules of kaarten. Het betekent ook dat automatisering in een aantal stappen kan worden uitgevoerd, wat economisch gezien vaak aantrekkelijker is.

De nombreux processus industriels ont des limites de traitement relativement larges, mais doivent néanmoins rester étroitement contrôlés pour éviter des variations trop importantes du produit final. Par exemple, bien que la levure puisse fermenter dans une gamme assez étendue de températures, la température et la durée exactes du processus déterminent le goût d’un aliment ou d’une boisson.

La sensibilité exception-nelle du goût humain implique que la recette doit être contrôlée avec précision pour que le produit final soit reproductible. C’est crucial dans la conjoncture actuelle où la qualité et la réputation d’une marque sont deux des ressources les plus importantes d’une entreprise. C’est encore plus important dans la production pharmaceutique où les conditions du processus déterminent la pureté et les caractéristiques du produit final. Toutes ces applications ont en commun le besoin de réduire les variations du processus pour garantir la reproductibilité. Ce qui se traduit par la nécessité d’un contrôle précis du processus, en dépit des variations de la température ambiante, de la pression atmosphérique ou d’autres variables. C’était précisément le problème auquel était confronté Fould Springer, un leader mondial dans les extraits de levure, quand il a installé son nouvel atelier d’emballage. Créée en 1822, cette société a progressivement étendu ses lignes de produits à la levure pour les boulangeries, les assaisonnements, les potages, et les biscuits à apéritif. Plus récemment, elle a évolué vers les nouvelles biotechnologies, en particulier l’industrie pharmaceutique, la diététique et la viticulture. Tous ces produits exigent un contrôle précis de l’environnement dans lequel la fermentation est réalisée. Les lignes de processus ont des exigences de sécurité très élevées et de nombreux capteurs et actionneurs nécessitent un contrôle en boucle fermée précis et déterministe. Ces exigences sont communes à de nombreux processus industriels et étaient jusqu’ici trop difficiles à respecter avec des automates programmables. Les automates programmables et le contrôle de boucle ont toujours appartenu à des mondes différents, le temps de réponse des automates programmables étant trop long. En outre, les systèmes à automates programmables étaient traditionnellement basés sur des langages de bas niveau et constituent des systèmes fermés. Les fabricants d’automates programmables étaient réticents à renoncer à leur contrôle très strict de leur marché captif en rendant leurs logiciels portables. Ces deux problèmes fondamentaux ont été résolus harmonieusement dans le système choisi par Fould Springer. 

Des processeurs et bus multiples pour une réponse rapide agro alimentaire
L’atelier d’emballage de Fould Springer utilise un système de contrôle P8 modulaire en rack 19 pouces de Nyquist. Ce système agro alimentaire a une carte processeur centrale qui résout les problèmes de vitesse des systèmes à automates programmables en utilisant des processeurs et des bus multiples pour séparer les communications critiques. La carte processeur principale, par exemple, a deux processeurs et cinq bus série rapides. Un processeur 68020 traite le programme de contrôle des séquences réelles, un second processeur 68000 est dédié aux communications de données. Quatre des cinq bus série sont utilisés pour les communications entre les unités centrales et/ou les modules intelligents et leurs E/S (jusqu’à sept racks).
De nombreuses tâches de contrôle ne peuvent pas se plier à un schéma fixe et ne conviennent donc pas à des modules standard. Aussi, le système de Nyquist utilise des cartes de contrôle en boucle multi fonctions pour les applications spéciales comme les flux «corrigés en température et en pression», chaque processeur exécutant quatre boucles de contrôle. Une bibliothèque complète de fonctions définit le type d’automate, les fonctions mathématiques et logiques, les temporisateurs et les mémoires. Les fonctions nécessaires sont choisies en utilisant un outil graphique d’ingénierie de haut niveau et sont attribuées aux E/S spécifiques. Chaque carte a jusqu’à 10 entrées différentielles, 8 entrées analogiques, 8 entrées logiques, 8 sorties logiques et 4 sorties analogiques. Elle se connecte directement à des thermocouples, thermomètres à résistance, transducteurs potentiométriques et d’autres capteurs/actionneurs.
La configuration du contrôle est stockée dans une carte Flash PCMCIA, permettant de reconfigurer automatiquement les cartes de contrôle de boucle à la mise sous tension. L’insertion sous tension permet aux utilisateurs de remplacer des modules d’E/S sans couper le système qui continue à fonctionner sans interruption. Après l’insertion, le nouveau module est reconfiguré automatiquement par son unité centrale et le programme de l’application est informé que le système est à nouveau entièrement fonctionnel. Un panneau de commande à distance permet de prendre le contrôle manuel du système.
Ce système accélère les temps de réponse en intégrant plusieurs manières de traiter les signaux d’E/S : il peut adresser directement toutes les E/S ou utiliser des modules spéciaux de changement d’état pour envoyer une interruption immédiate aux unités centrales pour des actions critiques. Ceci supprime les temps de réponse très longs des systèmes d’automates programmables pour des événements critiques pour le système.

Programmation et réseau d’automate programmable ouvert
Nyquist a également résolu un autre problème habituel des systèmes d’automates programmables en réalisant directement le jeu de commandes IEC 1131 pour leurs fonctions. Nyquist a été co-fondateur du langage de programmation IEC 1131 et le premier fabricant à mettre en œuvre le jeu de contrôle complet IEC 1131. Il a toujours les processeurs IEC 1131 les plus rapides du marché. Ce langage standard garantit un système ouvert, ainsi que l’absence de problèmes de connexion à d’autres systèmes d’automatismes. IEC 1131 libère aussi les utilisateurs des soucis d’apprentissage d’un autre langage d’automate programmable et permet la portabilité dans le monde de ces derniers.
En plus d’un environnement de programmation ouvert, le système de Fould Springer est basé sur un réseau ouvert. La carte processeur central se connecte avec Modbus au reste du système, à d’autres systèmes P8 et à des systèmes d’automatismes de niveau plus élevé. La carte maître Modbus peut connecter jusqu’à 256 esclaves, transmettant des commandes et des données jusqu’à 19,2 kbits/s sur une interface RS-485/RS/232 jusqu’à 1200 mètres de distance.
L’architecture avancée du système P8 ne nécessite pas des utilisateurs une connaissance spéciale des réseaux. Un système d’automate programmable peut automatiquement transférer des messages entre réseaux sans programmation, seulement en configurant le système.