Beckhoff Applicaties:

Embedded PC-besturing vult knijpflessen met Joppiesaus


Machinebouwer Arjan van Heiningen uit het Twentse Haaksbergen zoekt het in de combinatie van degelijke betrouwbaarheid en vooruitstrevende techniek. Hij is eigenlijk nog maar drie jaar zelfstandig als VH&P, maar met een arbeidsverleden als machinebouwer en vijf patenten op zak, bouwt hij met twee jonge techneuten speciaalmachines voor industriŽle opdrachtgevers in binnen- en buitenland. Een recente opdracht is de bouw van een afvullijn voor snack- en saladefabrikant Elite uit Neede.

De afvullijn dient voor het vullen van een nieuwe hype in fritessauzenland: Joppiesaus. Joppiesaus onderscheidt zich van de gebruikelijke sauzen als mayo, curry of pindasaus doordat het ťn veel minder vet is ťn ook nog eens veel frisser en lekkerder smaakt. Er zijn al meer dan 2000 cafetaria's die deze saus verkopen en hun aantal schijnt enorm snel te groeien. Om aan de groeiende vraag te voldoen, was een snel werkende afvullijn noodzakelijk. Harry Niemijer, directeur van Elite, is niet de man die makkelijk overgaat op een geautomatiseerd productieproces. Veel van de producten van Elite onderscheiden zich juist van de massa doordat ze nog zo ambachtelijk worden klaargemaakt. Een belangrijke eis ten aanzien van de afvullijn was dan ook dat het vullen van de knijpflessen weliswaar snel moest kunnen, maar zonder daarbij afbreuk te doen aan de kwaliteit en eigenschappen van het product. In de saus zitten namelijk stukjes ui en andere groenten die niet beschadigd mogen worden.



Oplossing
Het begin van de afvullijn is een aanvoerband waarop de flessen (voorlopig) handmatig worden geplaatst. In een later stadium kan een robot dit werk overnemen. Met de integratie daarvan is reeds rekening gehouden. De band voert de flessen verder naar een draaitafel met zes vulposities. Een grijper neemt de fles van de aanvoerband en plaatst deze in de vulpositie, waarna de draaitafel weer een slag verder draait. De flessen komen vervolgens bij de vulunit waar de saus in de fles wordt gedaan. De saus zelf wordt door een pomp aangevoerd door een leiding waarin een doorstroom- of flowmeter is gemonteerd. De pomp wordt aangedreven door een frequentiegeregelde motor die weer wordt aangestuurd vanuit digitale I/O van een Beckhoff Ethernet-panel. Het aantal omwentelingen van de pomp wordt weer bijgehouden en doorgegeven door een encoder (Sick) die op de pomp is gemonteerd. De doorstroommeter levert de noodzakelijke data voor de volumetrische bepaling van de juiste hoeveelheid saus. Wanneer de fles gevuld is controleert een lichtsensor of de dop op de oppakpositie ligt. De dop wordt er opgeschroefd. Daarna pakt een laatste overzetter de fles op en zet deze op de band die de fles verder brengt naar een hotspot en van daaruit naar de drievoudige etiketteermachine. De nieuwe afvullijn is nu berekend op 750 flessen per uur. Maar omdat de opdrachtgever Elite in Neede zo sterk groeit, heeft deze gelijk de eis gesteld dat de machine zonder extra veel inspanningen de dubbele prestatie moet kunnen leveren. VH&P heeft daarom bij het ontwerp van deze machine gekozen voor een modulaire opbouw, zowel wat het mechanische deel als de software betreft. Met enkele ingrepen is het daardoor mogelijk de capaciteit van de vullijn te verdubbelen naar 1500 stuks per uur. Inmiddels is de machine bij Elite geÔnstalleerd; na drie weken volop draaien blijkt de capaciteit te liggen op 780 stuks per uur, zonder noemenswaardige storingen een goede prestatie.

Besturing
Hart van de besturing van de vullijn is het Beckhoff Ethernet-panel CP 7701. Dit panel is een combinatie van een beeldscherm met daarin geÔntegreerd een Embedded PC. Het panel vervult tevens de functie van HMI. De operator kan door middel van slechts vier knoppen onder het scherm door de verschillende opties in het scherm navigeren. Voor de operator betekent dat een heel eenvoudige bediening die erg intuÔtief werkt.




TwinCAT
Als besturingsprogramma is TwinCAT geÔnstalleerd op de Embedded PC. TwinCAT bevat ook de tools waarmee VH&P de verschillende onderdelen van de vullijn heeft ingericht. Een belangrijk onderdeel daarvan is bijvoorbeeld Scopeview, een virtuele scoop of tool voor het uitlezen en analyseren van alle interne en externe toestandvariabelen. Bij dit soort variabelen moet je denken aan Soll- en Ist-waarden, snelheid, versnelling, tangentiŽle en orthogonale bewegingsfouten, en alle klassieke grootheden als positie, snelheid, sleepafstand etc. Een belangrijk hulpmiddel dus voor finetuning en optimalisering van machines. Met Scopeview is het mogelijk om alle signalen in de tijd uit te zetten. Zo heeft VH&P de gehele machine inclusief pomp en flowmeter met Scopeview ingeregeld; zowel softwarematig als mechanisch.

Curvenaandrijving
Een ander onderdeel van de besturing is de mechanische curvenaandrijving. Deze verzorgt de taktbeweging van de draaitafel. Dezelfde techniek zorgt er ook voor dat de lege flessen snel worden overgezet op de draaitafel. Een curvenschijfbesturing klinkt misschien gedateerd, maar volgens VH&P is het een zeer snelle oplossing met een hoge herhalingsnauwkeurigheid waarmee hij al veel machines heeft kunnen uitrusten.

Vaste gebruiker
Arjan van Heiningen is sinds 2004 een enthousiaste gebruiker van Beckhoff-technologie. "Hun aanpak past binnen mijn filosofie. Zij leveren een vooruitstrevende besturingstechniek die snel is en flexibel. Bovendien is de prijs/prestatieverhouding goed. We hebben al veel controllers, busklemmen, servodrives etc. van Beckhoff ingezet. Een belangrijke ontwikkeling is TwinSAFE. Deze mogelijkheid zal het gebruik van EtherCAT verder stimuleren. Deze integratie van veiligheid en besturing past goed binnen onze visie: degelijke en vooruitstrevende techniek. We willen een totaaloplossing waarin alle functies op een overzichtelijke manier verenigd zijn. Op die manier wordt de besturingskast ook een stuk overzichtelijker gemaakt."






Internetcommunicatie
Technische ondersteuning aan de klant is een service waar de machinebouwer vaak op afgerekend wordt. Zeker in het stadium dat de machine nog maar net geleverd is. Operators drukken op verkeerde knoppen, denken dingen los te moeten halen als ze het even niet meer weten; kortom, de flauwste dingen zijn vaak aanleiding om de machinebouwer te bellen die dan de 'storing' moet zien op te lossen. Troubleshooting op afstand is dan al snel een interessante optie. Maar ook voor het inregelen, aanpassen en monitoren van de machine is een dergelijke verbinding erg nuttig. VH&P gebruikt daarvoor een ADSL-verbinding en een speciale router met Linux als besturingssysteem. De Embedded PC op de machine is dankzij de standaard ethernet-poort daarop voorbereid. Via een ADSL-aansluiting wordt een VPN-verbinding (virtual private network) tot stand gebracht. Deze is beveiligd met passwords en dongel.

VH&P
VH&P ofwel Van Heiningen en Partners is sinds 2004 zelfstandig ontwikkelaar en bouwer van oplossingen voor industriŽle automatisering. Elke machine wordt als apart project behandeld, waarvoor steeds een eigen projectteam wordt samengesteld. Het bedrijf beschikt over een uitgebreid netwerk in de omgeving waar delen van de productie kunnen worden ondergebracht. Daartoe behoren machinefabriek Wiha, elektroninstallatiebedrijf Rubus. Voor het ontwerp van de elektrische systemen en de software ontwikkeling wordt sinds de oprichting nauw samengewerkt met Soft-O-Matic.

VH&P BV, Haaksbergen