Frequentiegeregeld transport in topsegment fruitconserven Bart Driessen Je gaat voor de massa óf voor de kwaliteit. Met deze vraag moeten de eigenaren van Aarts Conserven hebben geworsteld toen zij enkele jaren geleden hun langetermijnvisie op papier zetten. De keuze viel op kwaliteit in het topsegment. Een verstandige beslissing gezien de stevige positie die dit bedrijf in de loop der jaren heeft opgebouwd. Omdat Aarts het goed doet in de markt voor kwalitatief hoogwaardige fruitproducten in blik en glas, heeft dit Noord-Limburgse bedrijf het afgelopen jaar besloten haar complete productielijn onder handen te nemen. Vooral de besturing van de lijn waar de conserven gevuld worden was toe aan een modernisering. Harold Cornelissen, hoofd TD bij Aarts, legt uit: We hadden hier een productielijn waarvan zowel de aandrijvingen als de PLC-besturing niet meer voldeden aan de eisen van deze tijd. Er waren in de loop van de afgelopen 10-15 jaar zeker vier verschillende merken frequentieregelaars geïnstalleerd, waarvan een deel inmiddels niet meer ondersteund werd. Ook was de PLC verouderd. Onderdelen zijn dan niet meer, of alleen tegen heel hoge kosten verkrijgbaar. En het belangrijkste is dat continu bedrijf niet meer verzekerd was. Het meeste fruit wordt namelijk door ons direct vanuit het veld vers verwerkt. Vanaf april draaien we maandenlang meer dan twee ploegen per dag. Je begrijpt dat we ons dan geen gedwongen stops kunnen veroorloven. Radicale oplossing Twan van der Aa, Account Manager bij industrieel automatiseringsbedrijf Hotraco industrial in Hegelsom, sluit aan: We hebben toen meteen geadviseerd te kiezen voor een industriële standaard besturing. Want het slechtste wat een bedrijf kan overkomen is afhankelijk te zijn van een specifieke leverancier. Ons voorstel was over te gaan op een Siemens S7 PLCbesturing voor de gehele besturing van de productielijn. Daarmee heeft Aarts een oplossing die door heel veel partijen in de markt ondersteund wordt. Maar omdat de oude aandrijvingen enorme EMC-problemen veroorzaakten, hebben we toen ook daar een radicale oplossing voor bedacht. Meerdere datakabels leden onder de straling die door de oude frequentieregelaars de omgeving ingeslingerd werd. In plaats van de oude frequentieregelaars op te waarderen, was volgens ons duidelijk dat er maar één weg vooruit was: volledige vervanging van alle oude frequentieregelaars door EMC-volwaardige frequentieregelaars van Danfoss. Dat was ook voor ons heel belangrijk omdat we ondanks de nieuwe besturing anders het probleem rond de EMC-vervuiling nooit voor 100% de baas zouden worden. EMC-problemen Hotraco industrial BV heeft voor de besturing van de transportbanen frequentieregelaars geïnstalleerd die daar specifiek voor geschikt zijn. Het gaat om Danfoss VLT Drives van het type FC302. Deze drives zijn uitgerust met een losbreekkoppel dat de overbelasting meet in het geval van een zware opstart. De drives zijn er op berekend dat de motoren heel kort een extra stroom tijdens de opstartfase vragen. Minstens zo belangrijk is EMC-immuniteit van de frequentieregelaars. In de oude situatie was er bij Aarts vaak storing over de ethernetkabel die 1
door de productieruimtes loopt. Door de keuze voor glasvezel is dat probleem deels opgelost. Echter problemen rond EMC vereisen een integrale aanpak. Een belangrijke voorwaarde voor effectieve preventie van EMC-problemen is natuurlijk een correcte installatie. Correcte aarding en gebruik van afgeschermde bekabeling zijn daar essentieel in. Minstens zo belangrijk is de potentiële storingsbron, waartoe ook bepaalde frequentieregelaars behoren. Met de installatie van de FC302 is Hotraco er in geslaagd toekomstige problemen definitief voor te zijn. Dit type voorkomt problemen rond EMC door het geïntegreerde RFI-filter. Een verstandige beslissing aangezien er in de productiehal van Aarts een motorkabel ligt van meer dan 100 meter lengte. Het concept met het geïntegreerde filter, uiteraard in combinatie met de correcte aarding van zowel de kabel als de montageplaat in de schakelkast, zorgt er voor dat storingen met EMC en lage harmonischen stromen achterwege blijven. Onderdeel van een correcte montage is natuurlijk ook dat koperen kernen van kabels netjes op contactpunten worden vastgezet; dus zonder opgedraaide eindjes koperdraad of varkensstaarten. Vers van het land Een bedrijf dat fruit in conserven verpakt, beweegt met de seizoenen mee. In de winter wanneer het relatief rustig is, worden er veel peren uit landen aan de middellandse zee in grote blikken voor de horeca verpakt. Maar in de lente komen er in korte tijd enorm veel kersen en asperges van het land. Vooral de asperges die in Noord-Limburg en delen van Brabant veel geteeld worden, leveren enorm veel werk op. Alle producten worden direct na aanvoer bij Aarts geschild en daarna handmatig in de potjes gedaan. De recepten waarmee dit gebeurt zijn voor een groot deel nog gebaseerd op oude tradities die dateren uit de tijd dat veel boerengezinnen nog zelf fruit inmaakten in zogenaamde weck -glazen. In de lente- en zomerperiode wordt er ook in twee ploegen gewerkt en staat de productie nauwelijks stil. Andere producten die Aarts verwerkt zijn champignons, perziken en pruimen. Klantspecifiek produceren Een belangrijk deel van de productie van Aarts is klantspecifiek. Dat betekent onder meer dat het glas waarin het fruit gaat, een eigen vorm en etiket heeft dat afgestemd is op de eisen van de klant. Deze klantspecifieke vorm van werken levert voor de TD veel extra werk op. Immers alle onderdelen van de productielijn moeten per verpakking worden omgesteld. Aarts kent maar liefst 137 verschillende glazen potten en conserven waaronder veel exclusieve verpakkingsvormen. En alle verpakkingen worden over dezelfde productielijn heen gestuurd. Een onderdeel van het omstellen op een andere verpakking is de aanpassing van de bandsnelheid. Immers hoe hoger en smaller het potje, hoe eerder het omvalt. De oplossing die Hotraco hiervoor heeft ontwikkeld is de receptgestuurde bediening. In het Step 7-programma zijn daarvoor onderdelen aangemaakt waarmee het Hoofd productie bij Aarts voor elke verpakking een bepaald recept kan kiezen. Normaal veranderen we twee keer per dag van recept; maar soms is dat wel vijf keer. Een complete ombouw duurt tegenwoordig tussen de 15 en 20 minuten. Dan is alles omgebouwd. En dat is in onze beleving best snel. Ethernet Aarts Conserven denkt momenteel aan fase 2, waarin het bedrijf de besturing wil gaan uitbreiden met ethernet. De nieuwe besturing communiceert al over Profibus. Met ethernet wil Aarts een infrastructuur hebben die het mogelijk maakt om de logging van temperaturen van de pasteur en de koelcellen efficiënt uit te voeren. Het loggen van dit soort data is voor Aarts erg belangrijk vanwege het certificeren en borgen van de kwaliteit van de geleverde producten. Een tweede item dat Aarts met ethernet transparant wil maken is het energieverbruik. De productie van conserven en fruit in glazen potten kost immers aanzienlijke hoeveelheden energie. Wil het bedrijf daar effectief op besparen, dan moet het 2
beschikken over data van het feitelijke productieproces. Met industrieel ethernet is het mogelijk data van verschillende herkomst te verzamelen en toegankelijk te maken. Bevindingen Wat zijn de bevindingen tot nu toe? Harold Cornelissen, hoofd TD bij Aarts: We stellen hoge eisen aan elk onderdeel in onze productie. De besturing moet goed werken en als er iets is, moeten we het ook zelf kunnen oplossen. Dat is wel uitgekomen. Ik kan ook een functie overslaan in de software. De parametrering van de frequentieregelaars staat op een laptop en met MCT10, (Motion Control Tool) kunnen we dat zelf aanpassen. MCT10 is gratis freeware van Danfoss. Maar kom ik er niet direct uit, dan moet er wel snel service zijn. Hotraco zit hier op 5 minuten rijden vandaan. Ze hebben standaard diverse Danfoss drives op voorraad zodat we nooit mis hoeven te grijpen. De samenwerking met Hotraco is dus wel belangrijk. We hebben maar een kleine Technische Dienst van twee personen groot. Door het jaar heen kunnen we het aan, maar in het hoogseizoen draait onze dienst vaak twee ploegen. Dan betekent revisiewerk altijd werken onder hoogspanning. Logisch dat goede ondersteuning dan belangrijk is. En de frequentieregelaars zelf? Deze hebben een enorme hoog rendement en de benodigde koeling is minimaal. De omgevingstemperatuur kan hier wel vrij hoog oplopen tot een dikke 30 graden met een extreem hoge luchtvochtigheid. Maar er komt bijna geen warmte van de frequentieregelaars af. Het energieverbruik lijkt wel lager, maar heel precies weten we dat nog niet. Samenwerking Wat is de achtergrond van de samenwerking tussen Aarts en Hotraco? Harold Cornelissen: Hoewel ze bij ons in de buurt zitten, kenden we hen niet eens zo goed. Ze hadden wel eens een bug in onze oude besturing weggehaald, maar dat was het dan ook. Tot twee jaar geleden toen we op zoek waren naar service bij ons in de buurt. Toen kwamen we bij Hotraco terecht. Dat hebben ze ons geboden. En daar is uiteindelijk dit project uit voort gekomen. We hebben daarvoor wel concurrerende offertes aangevraagd, maar uiteindelijk viel op hen de keuze. Doorslaggevend was niet de prijs, maar hun betrokkenheid en advies. We hebben veel met elkaar gecommuniceerd, veel overleg gevoerd. Belangrijk bij een partner is ook hun bereikbaarheid. Ze zitten dicht bij en staan altijd paraat 7 dagen per week 24 uur per dag. We willen minimaal 10 jaar storingsvrij werken en daarvoor bieden zij de goede componenten. Twan van der Aa, Hotraco: De samenwerking rond het project was inderdaad intensief. Wij van onze kant hebben veel opties geboden, en het mooie is dat zij ook alle opties hebben gekozen. De uiteindelijke opbouw is snel verlopen. Het was wel een hele operatie. De hele vloer moest er uit, alle kabels er uit, maar alles werkte in een keer. We zijn gestart, en hebben meteen productie gedraaid. In feite hebben we niet meer dan een half uur gefinetuned. De samenwerking loopt door; we zijn nu bezig met ethernet uit te zoeken. 3
Het belangrijkste over... Harmonischen Harmonischen en EMC zijn twee verschillende typen verstoringen - Harmonischen worden met name veroorzaakt door niet-lineaire belasting van het net (bijv. door computervoedingen, energiezuinige verlichting, noodvoedingen, lasboogmachines en regelbare toerenregelingen); deels is dit een gegeven waar je mee moet leren leven. - Harmonischen verstoren het net en zitten aan de ingang van de regelaar. - De problemen die door harmonischen worden veroorzaakt zijn met name overbelasting van transformatoren, het uitvallen van relais en circuit-breakers en de oververhitting van transformatoren en bekabeling. - Danfoss frequentieregelaars zijn standaard voorzien van interne DC-spoelen die harmonischen zeer effectief onderdrukken (deze voorziening hebben de meeste frequentieregelaars van andere leveranciers niet). - Extra maatregelen die Danfoss biedt voor het nog verder onderdrukken van harmonischen zijn de AHF-filters (passieve trap -filters), de nieuwe geavanceerde AAF-filters (actieve filters die een tegen-signaal injecteren in het net) en de nieuwe Low Harmonic Drives (frequentieregelaars die standaard intern zijn voorzien van extra filters voor het nagenoeg volledig onderdrukken van harmonischen). en EMC - EMC-verstoring (ook wel RFI genoemd) heeft te maken met het feit dat er verstrooiing van elektrische signalen ontstaat aan de uitgang (in de motorkabels) van de regelaar. - In tegenstelling tot harmonischen, moet EMC gezocht worden aan de uitgang van de regelaar. Via allerlei wegen in de installatie kan die storing uiteindelijk ook aan de ingang terecht komen - EMC-signalen bereiken via koppeling, inductie en straling andere kabels en apparaten en zorgen op die manier voor storingen (brom op de radio, verstoring van datatransmissies op communicatiekabels etc.) - EMC-problemen kunnen worden voorkomen door een goede EMC- aanpak en de juiste RFIfilters toe te passen en door te zorgen voor een goede EMC/RFI-veilige installatie. - Danfoss frequentieregelaars zijn voorzien van een A1 en B1 RFI-filter. Wordt de regelaar zonder ingebouwd filter besteld, dan voldoet deze aan de A2-norm; voor de meeste fabrikanten is dat niet meer dan een optie. - De verschillende klassen hebben betrekking op de omgeving waar de regelaar wordt toegepast en de mate van verstoring die is toegestaan. A2 is bedoeld voor industriële toepassingen waar een zekere mate van verstoring is toegestaan. De klassen A1 en B1 hebben betrekking op toepassingen waar strengere eisen worden gesteld wat betreft maximale verstoring; bijvoorbeeld in (de buurt van) een woonomgeving, openbare gebouwen, kantoren etc. - Wat betreft de naleving van deze regels is Danfoss over het algemeen roomser dan de paus. Alles wordt er aan gedaan om te voldoen aan de eisen. - Algemeen geldt, hoe langer de kabel, hoe groter de (kans op) verstoring. Daarom worden in combinatie met de verschillende klassen (A2, A1 en B1) ook maximale kabellengtes genoemd. - Om EMC-verstoring nog meer te onderdrukken (of om de gebruiker in staat te stellen langere motorkabels toe te passen wanneer dat nodig is) levert Danfoss speciale filters die aan de uitgang van de regelaar worden geïnstalleerd. 4
- EMC-verstoring wordt ook veroorzaakt door het niet juist installeren van de regelaar(s). Goede afscherming van de bekabeling, het goed bevestigen van de kabels, etc. zijn van groot belang. - Een klein lek in een EMC-veilige installatie kan al voldoende zijn om storing te veroorzaken. De kwaliteit van de monteurs in het veld is dus heel belangrijk. Danfoss Power Electronics Adm. Lucashof 3, 3115 HM Schiedam Tel 010 249 2050 Fax 010 249 2041 Email vltsales@danfoss.nl 5