Firma TVI Entwicklung und Produktion GmbH z niemieckiego Irschenbergu specjalizuje się w budowie maszyn i linii produkcyjnych do porcjowania mięsa. Przedsiębiorstwo musi stawić czoła sporym wyzwaniom: od swojego parku maszynowego branża wymaga bowiem zarówno dużej szybkości i precyzji porcjowania, jak i wysokiej elastyczności zastosowań. Od dziesięciu lat firma z sukcesem spełnia te oczekiwania, wykorzystując potencjał napędów i systemów sterowania typu PC-based firmy Beckhoff. I praktykę tę zamierza kontynuować także w przyszłości, umiejętnie wykorzystując innowacyjne rozwiązania producenta w nowatorskich projektach swoich maszyn.
W opinii firmy TVI u źródeł jej sukcesu leży wysoka wydajność układów napędowych bazujących na systemach sterowania typu PC-based i sieci EtherCAT. To właśnie dzięki niej w ciągu zaledwie 10 lat przedsiębiorstwo urosło do rangi wiodącego producenta maszyn i linii do porcjowania czerwonego mięsa. „Nowe wyzwania spowodowały, że stosowana przez nas dotąd technologia przestała się sprawdzać. Cykl sterownika PLC trwał nawet 20 ms, czyli tyle, ile zajmuje osi liniowej serwo przejechanie ok. 10 mm. A to powodowało, że o dokładnym pozycjonowaniu i porcjowaniu według dzisiejszych standardów nie było mowy”, wyjaśnia Thomas Völkl, prezes firmy TVI. „System sterowania typu PC-based firmy Beckhoff okazał się tu jak znalazł: pozwolił na skrócenie czasu cyklu do 1 ms i synchroniczne sterowanie nawet siedmioma osiami”. Dzięki temu możliwe stało się zastąpienie konwencjonalnych napędów energooszczędnymi, precyzyjnie sterowanymi osiami serwo oraz zastosowanie pneumatycznych zaworów regulacyjnych. Zrezygnowano natomiast całkowicie z hydraulicznych i pneumatycznych elementów napędowych.
Decyzja o zastąpieniu konwencjonalnych sterowników PLC systemem PC-based Control zapadła w 2008 r. Na pierwszy ogień poszła maszyna GMS 500, a następnie, jedne po drugim, kolejne urządzenia produkowane przez TVI. Dziś przedsiębiorstwo stosuje wyłącznie systemy sterowania PC Control. „Ufamy firmie Beckhoff, ponieważ to średniej wielkości przedsiębiorstwo przez lata dowiodło ogromnej innowacyjności swojego podejścia. Wysoko cenimy sobie także możliwość bezpośredniego kontaktu i szybki czas reakcji, np. w przypadku akcji serwisowej”, podkreśla Thomas Völkl.
Niezawodność, szybkość i precyzja
Maszyny do porcjowania mięsa muszą nie tylko zapewniać możliwość dzielenia produktu na równe wagowo porcje przy zachowaniu najwyższych standardów higieny, ale także pracować z dużą prędkością. Mięso szybko się bowiem psuje, a tym samym powinno zostać przetworzone w jak najkrótszym czasie. W praktyce duże zakłady mięsne codziennie przygotowują świeże porcje czerwonego mięsa, w tym popularne w Polsce kotlety, porcje gulaszowe, filety czy steki. A ponieważ termin ich przydatności do spożycia nie przekracza tygodnia, każda zwłoka jest niepożądana.
Ogromnym wyzwaniem dla przetwórców i dostawców są także wszelkie akcje promocyjne. „Jeśli opakowania są identyczne wagowo, marketom spożywczym dużo łatwiej jest oferować je po obniżonych cenach – wystarczy, że raz nabiją je na kasie. A oferty typu ‚trzy w cenie dwóch‘ przyciągają do sklepu wielu klientów i zwiększają sprzedaż nie tylko mięsa, ale także innych produktów spożywczych”, wyjaśnia Thomas Völkl. „Jeśli duży dyskont do 17:00 złoży zamówienie u dostawcy, oczekuje, że już o 6:00 następnego dnia towar zostanie dostarczony do wszystkich sklepów w kraju. Dlatego duże zakłady mięsne muszą planować produkcję z wyprzedzeniem, uwzględniając przy tym zarówno pogodę, jak i dni wolne od pracy oraz inne okoliczności typowe dla danego regionu. Dzięki temu ok. 80% wolumenu zamówienia jest przygotowywane już podczas dziennej zmiany, zaś zmiana nocna obsługuje pozostałe partie. Pod względem logistycznym stanowi to ogromne wyzwanie. Aby mu sprostać, maszyny i urządzenia muszą cechować się najwyższą niezawodnością i bezpieczeństwem, a także umożliwiać szybkie przezbrojenie, prostą obsługę i bezproblemowe czyszczenie”.
To jednak nie wszystko: równie istotnym wymogiem jest precyzyjne cięcie na równe wagowo porcje przy maksymalnym ograniczeniu ilości odpadu. W urządzeniu GMS 500 zastosowano w tym celu profile formujące: schłodzone mięso wprowadzane jest do profilu, dociskane stemplem i ważone. W kolejnym kroku nóż obrotowy tnie je na plastry o szerokości zdefiniowanej przez oś liniową. Odpowiednią precyzję i szybkość tego procesu zapewnia system sterowania i napędy liniowe firmy Beckhoff. Proces cięcia trwa od 250 do 500 ms, co daje do 14 tys. plastrów na godzinę. System GMS wyposażony jest w siedem osi serwo obsługiwanych przez cztery serwowzmacniacze AX5206 oraz silniki serwo AM3021 z przekładniami planetarnymi AG2210. Pracą urządzenia steruje komputer CX1030 typu Embedded wyposażony w oprogramowanie TwinCAT 2 NC. Zaś jego obsługę umożliwia indywidualnie skonfigurowany, wbudowany monitor przemysłowy CP6901 z frontem ze stali szlachetnej i płaskim, 12-calowym dotykowym wyświetlaczem.
Wszechstronna automatyzacja produkcji
Kompletny system do przetwórstwa mięsa firmy TVI składa się z układów umożliwiających obróbkę termiczną produktu, łącznie z błyskawicznym zamrażaniem, cięciem, porcjowaniem i układaniem mięsa na tackach, końcową kontrolą z możliwością wykluczenia i powtórnej obróbki wadliwego produktu, a także transport gotowych tacek do maszyny pakującej. W zależności od potrzeb klienta poszczególne maszyny można ze sobą zestawiać, tworząc modułowe linie produkcyjne. Szerokie możliwości indywidualizacji zapewnia m.in. bogate portfolio produktów firmy Beckhoff dla sektora spożywczego. Ich spektrum sięga od silników serwo synchronicznych AM3021, serwowzmacniaczy AX5000 i modułów serwo EL72xx, przez moduły EtherCAT I/O i komputery serii CX20xx i CX51xx typu Embedded, po oprogramowanie TwinCAT 3 i 12-calowe dotykowe wyświetlacze ze stali szlachetnej. „Komponenty te wdrażamy we wszystkich nowych projektach, gdyż spełniają nasze oczekiwania zarówno pod względem konstrukcji, jak i standardów higieny oraz łatwości montażu. W wielu seriach stosujemy także standard TwinSAFE”, wyjaśnia Thomas Völkl. „A w podajniku automatycznym AIR 520 oraz wszystkich nowych rozwiązaniach wykorzystujemy dodatkowo serwosilniki AM8000 wyposażone w One Cable Technology (OCT)“.
Współpraca z potencjałem
„Osiem lat temu o wyborze firmy Beckhoff zdecydowała wszechstronność i modułowość oferowanych przez nią systemów sterowania i napędów. Byliśmy z nich zadowoleni do tego stopnia, że zdecydowaliśmy się na rozszerzenie współpracy z producentem. Istotną kwestią jest dla nas innowacyjność, dlatego potrzebujemy równie innowacyjnego partnera realizującego podobne cele. Obecnie rozwój maszyn zmierza w kierunku większej elastyczności, dlatego automatyka powinna iść w tę samą stronę i oferować wiele predefiniowanych ustawień i bloków funkcyjnych. Pozwoli nam to skoncentrować się na tym, co jest istotą pracy konstruktora maszyn”, podsumowuje Thomas Völkl. I dodaje: „Od pewnego czasu zacieśniamy także współpracę z firmą MULTIVAC Sepp Haggenmüller SE & CO. KG, z którą chcemy wspólnie projektować i budować gotowe linie produkcyjne do pełnej obróbki mięsa – od podawania po paletowanie. W jej ramach będziemy też mogli korzystać z rozbudowanej sieci dystrybucji i serwisu firmy MULTIVAC, a tym samym rozszerzyć rynek zbytu naszych maszyn. Jako że także i to przedsiębiorstwo od wielu lat korzysta z produktów firmy Beckhoff, transfer wiedzy z zakresu technologii i oprogramowania nie powinien stanowić tu problemu.
Pierwszym naszym wspólnym projektem jest system czterech czteroosiowych robotów portalowych realizujących operacje wkładania plastrów karkówki do termoformowanych opakowań z prędkością ok. 1600 kg na godzinę. Wykorzystane w nim komponenty i oprogramowanie zostały stworzone z myślą o sterowaniu pracą trzyosiowych robotów typu delta i wtórnie dostosowane do obsługi osi X/Y/Z/C robotów portalowych. Ponieważ korzystamy z tych samych rozwiązań sprzętowych i narzędzi IT, adaptacja nie wymagała dużych nakładów, a projekt został zrealizowany w rekordowym tempie. Dzięki temu zyskaliśmy pewność, że możemy z powodzeniem tworzyć także bardziej zindywidualizowane systemy. Zapowiada się więc udana współpraca”.
To jednak nie jedyne wyzwanie, jakie stawia sobie TVI: producent chce także wyposażyć swoje maszyny w rozbudowane funkcje bezpieczeństwa bazujące na systemie TwinSAFE. „Przełoży się to na dalszy rozwój współpracy z firmą Beckhoff, a nam umożliwi oferowanie rozwiązań wyposażonych w najnowsze technologie automatyki, takie jak system TwinCAT 3, OCT i panele wielodotykowe” – zapowiada Thomas Völkl.
www.beckhoff.pl
www.tvi-gmbh.de
Tekst i zdjęcia / prawa autorskie:
Beckhoff Automation
Kontakt:
Beckhoff Automation Sp. z o.o.
Żabieniec, ul. Ruczajowa 15, 05-500 Piaseczno, Polska
Telefon: +48 22 / 750 47 00, Fax: +48 22 / 757 24 27
Email: marketing@beckhoff.pl