Minori tempi d’inattività produttiva con il cablaggio intelligente

Una delle principali aziende in Europa nel campo del poliuretano è Basf Polyurethanes, fondata nel 1962 e con sede a Lemförde, in Germania. In questo stabilimento, più di 1500 impiegati generano vendite per oltre due miliardi di euro. Una parte fondamentale dell’impianto è il sistema che consente il trasporto dei barili da 200 litri, pieni di materie prime o di prodotti finiti, dai reparti di produzione ai magazzini e viceversa. “Se il sistema di trasporto non funziona perfettamente, il processo produttivo può andare incontro a diversi problemi”, afferma Claus Buhrmester, che appartiene al team di manutenzione.

Il problema: aggiornare l’automazione

Dopo 25 anni di funzionamento, il sistema di trasporto dei barili non era più in grado di soddisfare i moderni requisiti. Thomas Büch, membro del team di ingegneri di Lemförde, spiega: “L’impianto era controllato da tre PLC che dovevano essere sostituiti, dal momento che i loro ricambi non venivano più prodotti. I livelli di sicurezza non erano i più aggiornati e non avevamo a disposizione una chiara panoramica sul funzionamento dell’impianto. Non era inoltre possibile un intervento manuale per risolvere i casi di guasto”.

Nell’ambito del progetto di ammodernamento, si è deciso quindi di rivedere la tecnologia di automazione adottata. Nel corso di tale processo, un totale di 50 motori trifase dovevano comunque rimanere in funzione all’interno dell’impianto.

La soluzione: misura della potenza su ogni drive

Il processo di modernizzazione ha fatto sì che il sistema di trasporto dei barili, che consisteva di tre linee controllate singolarmente, venisse controllato da un unico PLC. “Questo semplifica la struttura dell’architettura di automazione e il raggruppamento dei tre quadri di controllo in uno solo ci permette di risparmiare spazio prezioso”, spiega Büch.

Inoltre, sono stati installati vari pannelli operatore nei punti critici del sistema, per consentire una diagnostica immediata. Ora l’operatore è in grado di identificare in tempo reale i barili che non lasciano la linea e può rilevare immediatamente un’eventuale congestione. I pannelli operatore sono importanti anche per la manutenzione predittiva, come sottolinea Buhrmester: “Il sistema offre la visualizzazione del tipo di errore che si è verificato. Possiamo distinguere, ad esempio, se si tratta di un errore causato da sovracorrenti, oppure da accensioni e spegnimenti troppo ravvicinati”.

Tempi di cablaggio ridotti del 50%

Per permettere il rilevamento dei guasti, il team Basf ha fatto particolare attenzione alla possibilità di misurare la corrente sui drive. “Questa è la motivazione principale che ha spinto a cablare il quadro di controllo adottando il sistema di cablaggio intelligente SmartWire-DT”, dichiara Büch. Non si tratta di un tradizionale cablaggio punto a punto. Tutti i dispositivi sono collegati attraverso un cavo “flat” a otto poli, in grado di trasportare sia i dati che l’alimentazione a tutti i dispositivi coinvolti.

“Gli errori di cablaggio vengono praticamente azzerati”, spiega Thomas Gern, direttore tecnico di Elektro-Anlagen-Technik (EAT). Questo quadrista, con sede a Wallenhorst (Germania), ha realizzato i quadri di controllo per l’impianto Basf. “I test di routine del quadro elettrico possono pertanto essere eseguiti in tempi molto rapidi. Dopo una breve introduzione alla soluzione, i produttori dei nostri quadri di controllo sono riusciti a completare il cablaggio in metà del tempo rispetto ai sistemi tradizionali”. Inoltre, il sistema permette di risparmiare spazio nell’armadio di controllo. Tutti i segnali di input sono raccolti attraverso SmartWire-DT e trasferiti al PLC. Le informazioni all’uscita del controllore vengono elaborate attraverso SmartWire-DT direttamente nel dispositivo di commutazione.

Aumento della continuità di servizio dell’impianto

“Un migliore monitoraggio dello stato del sistema non ha senso in assenza delle informazioni chiave provenienti dal campo”, sostiene Buhrmester, stabilendo così l’elemento che lui, come tecnico addetto alla manutenzione, considera il vantaggio fondamentale offerto da SmartWire-DT.

Il vantaggio principale legato all’utilizzo del salvamotore PKE, anziché di un salvamotore tradizionale, è la possibilità, per esempio, di monitorare lo stato di un drive. I messaggi diagnostici, di stato e di sovraccarico indicano il flusso di corrente effettivo e consentono quindi il rilevamento di eventuali sovraccarichi. Inoltre, è possibile visualizzare e analizzare in tempo reale la corrente effettiva del motore, senza la necessità di componenti aggiuntivi.

“Se per la misurazione della corrente avessimo utilizzato una soluzione standard, sarebbe stato molto più costoso”, aggiunge Büch, il quale cita anche altri vantaggi: “Interessante è anche la possibilità di utilizzare il PKE come un relè di protezione motore. Il salvamotore non interviene in caso di sovraccarico; viene scollegato solo il contattore coinvolto”.

In passato il ripristino dell’interruttore richiedeva l’intervento di un elettricista e la linea poteva restare ferma anche per molto tempo. Al contrario oggi, una volta che il sovraccarico è stato risolto, ad esempio dopo la rimozione di un barile bloccato, il motore può essere riavviato centralmente, senza l’intervento di un addetto che resetti il salvamotore. Ciò significa anche che il PKE può essere installato in luoghi non facilmente accessibili.

Sicurezza rivista e resa efficace

Durante l’ammodernamento, Basf ha suddiviso l’impianto in diverse aree di sicurezza. In passato, se veniva premuto un pulsante di arresto d’emergenza, l’intero sistema si bloccava e il suo riavvio era possibile solo centralmente. Per rimediare, attraverso i moduli di alimentazione, sono state create alcune zone di sicurezza. Un modulo alimenta i drive all’interno della propria zona di sicurezza. In caso di arresto d’emergenza, vengono disattivati il modulo di alimentazione e il contattore del gruppo ridondante di alto livello. Ciò significa che solo una zona della linea si arresta. L’autorizzazione al riavvio è possibile localmente attraverso l’appropriato pannello operatore.

“In termini generali, abbiamo praticamente ristudiato la sicurezza”, afferma Büch. Sono state installate molte barriere ed elementi protettivi. Inoltre, il sistema è stato dotato di un pannello di controllo portatile con la funzione “uomo presente”. Ciò permette all’operatore di controllare manualmente l’impianto per gli interventi di manutenzione di routine, quali la lubrificazione delle catene di distribuzione o la diagnostica. L’intera tecnologia di sicurezza comunica con il controllore attraverso rete Profinet. Per questa ragione, Büch ha connesso il sistema SmartWire-DT utilizzando un gateway Profinet.

“Grazie all’aggiornamento del sistema, abbiamo già evitato di dover chiamare gli elettricisti durante la notte o nel fine settimana”, dichiara Büch. “Inoltre, il sistema è stato ripristinato molto più rapidamente dopo un evento di sovraccarico”. Livelli di corrente leggermente aumentati, per esempio in caso di guasti meccanici, vengono subito identificati e possono essere risolti prontamente. “La disponibilità delle informazioni a livello del singolo componente (drive, ad esempio) consente di individuare e risolvere un guasto molto agevolmente”, aggiunge infine Buhrmester.