Sembrando las semillas de la fabricación inteligente

La madurez del mercado y el endurecimiento de las restricciones reglamentarias han aumentado las exigencias en cuanto a la calidad del procesamiento de las semillas. Reconociendo que estas demandas ya no podían ser satisfechas con la maquinaria aislada digitalmente típica de la industria, Dynavia desarrolló una línea de procesamiento inteligente de semillas equipada con una solución completa de B&R y la automatización de la fábrica APROL.

Las semillas requieren mucho cuidado. Una vez cosechados y comprobados según las especificaciones de pureza varietal, calidad sanitaria y potencial de germinación, deben ser secados, clasificados, limpiados, tratados con productos fitosanitarios y envasados. Las diversas máquinas necesarias para completar estos pasos se han agrupado tradicionalmente en líneas de procesamiento complejas y heterogéneas con poca conectividad entre ellas.

Como resultado de las complejas y rígidas arquitecturas de estas líneas convencionales, la calidad de las semillas ha dependido en gran medida de la habilidad de operadores experimentados para realizar las comprobaciones y ajustes necesarios. Para reducir este riesgo, el constructor de la planta de procesamiento de semillas Dynavia implementó un nuevo concepto de línea inteligente con una solución completa de B&R y el sistema de automatización de la fábrica APROL.

Reconociendo que las líneas de procesamiento de semillas convencionales se estaban acercando a sus límites, Dynavia desarrolló una nueva e innovadora solución con una comunicación fluida entre el equipo, los controladores y los sensores. La nueva línea, sin precedentes en la industria de procesamiento de semillas, ya ha aportado ganancias sustanciales de productividad y flexibilidad para los usuarios finales.

La nueva línea también cuenta con un sistema de limpieza totalmente automático que permite que las máquinas se limpien solas sin la intervención de un operador. Cuando la máquina detecta un caudalímetro sucio, por ejemplo, permitirá que el lote actual se complete y luego pasará al modo de autolimpieza. Este proceso de limpieza automática y autónoma reduce la contaminación tanto en los campos como en las instalaciones industriales, al tiempo que disminuye los riesgos sanitarios.

"El sistema de control de la fábrica APROL y la integridad de la cartera de B&R fueron factores decisivos para que confiáramos en esta empresa como nuestro proveedor y socio de automatización", dice el presidente de Dynavia, Steven Le Garrec. "El hecho de tener todos los componentes de una sola fuente nos dio todo el beneficio de sus sistemas integrados nos permitió implementar nuestro concepto de líneas inteligentes de la manera más eficiente".

La línea de procesamiento inteligente Dynavia recientemente implementada para un cliente importante está equipada con tres mil puntos de E/S y numerosos controladores de la gama X20 de B&R, todos controlados por dos servidores redundantes de tiempo de ejecución APROL que funcionan en PCs industriales de B&R. Esta línea comprende varias unidades de almacenamiento y dosificación de los productos fitosanitarios y de manipulación de las recetas, así como varias mezcladoras, una máquina de envasado y un robot de paletización.

"APROL integra el control de todos los equipos y muestra los datos de tal manera que podemos entender y analizar los fenómenos físicos muy rápidamente", informa Le Garrec. "El TrendViewer de APROL nos ha permitido registrar datos de proceso durante las fases líquida y gaseosa y así afinar las máquinas más rápido que nunca". El análisis y los informes integrados basados en Jaspersoft proporcionan un poderoso conocimiento de los procesos químicos de la línea.

Debido al aumento de los requisitos de calidad y a las normas cada vez más estrictas sobre el uso y la dosificación de productos químicos, la alta precisión y la repetibilidad se han convertido en requisitos esenciales para las líneas de procesamiento de semillas. En la aplicación descrita anteriormente, las autoridades reguladoras exigen que los productos químicos se dosifiquen con una precisión tan baja como un gramo por hectárea. Para lograrlo de manera consistente, Dynavia ha desarrollado avanzados algoritmos de dosificación y ha aprovechado al máximo sus sistemas de B&R.

"Los módulos IO-Link de la cartera de B&R nos permiten beneficiarnos de la precisión añadida de los sensores digitales", explica Le Garrec. Los datos de medición suministrados por los sensores IO-Link sólo pasan por una conversión A/D en lugar de tres con los sensores convencionales, y la conexión totalmente digital ofrece capacidades de diagnóstico ampliadas y una fácil configuración del sensor. "La conectividad IO-Link nos permite configurar los sensores y actuadores dinámicamente, dándonos un control total sobre las temperaturas, niveles y presiones en todo momento, lo cual es esencial para cumplir con las nuevas demandas sobre la calidad de las semillas".

A nivel de control, la red en tiempo real debe garantizar que las señales de los sensores se manejen con la suficiente rapidez para permitir que los actuadores respondan sin pérdida de precisión. En la solución que ya está funcionando en el cliente de Dynavia, el sistema de bus POWERLINK en tiempo real asegura tasas de salida excepcionales y ha reducido los tiempos del bucle de control a 4 milisegundos. El alto rendimiento de esta red también permite a Dynavia utilizar motores sin escobillas en lugar de los motores de inducción convencionales, asegurando así acciones más rápidas en el lado del actuador.

"Nuestra solución alcanza una precisión de dosificación de menos de un gramo, lo que está muy cerca del límite de los propios sensores", informa Le Garrec con orgullo. Los servoactuadores ACOPOSmotor de un solo cable de B&R aportan a Dynavia todos los beneficios de la tecnología de movimiento descentralizado de B&R en términos de reducción de cableado y simplificación de la arquitectura.

"Sin duda, POWERLINK e IO-Link son una combinación perfecta", confirma Le Garrec, señalando que ambos estándares ofrecen características de "plug-and-play" que hacen que el mantenimiento sea mucho más fácil y seguro. "Ya no es necesario viajar al lugar del cliente para cambiar un componente, lo cual es una gran ventaja para nuestras actividades de exportación. Los operadores sólo tienen que cambiar el componente defectuoso y la reconfiguración se realiza automáticamente".

Más allá de las funciones plug-and-play, y en línea con el concepto de maquinaria inteligente, Dynavia está desarrollando un software de utilidad de piezas de repuesto basado en el entorno de software Automation Studio totalmente integrado de B&R. Esta herramienta funciona directamente en las máquinas, y la interfaz de usuario indica qué piezas deben ser reemplazadas y permite a los usuarios hacer el pedido necesario.

Las instalaciones más recientes de Dynavia permiten a los productores de semillas implementar cambios en las recetas sobre la marcha para manejar los diversos requisitos de tipo de semillas, cantidad, tratamiento y más. "Nuestros clientes pueden ahora adaptar su producción a una variedad cada vez mayor de requisitos de una manera altamente productiva y rentable", dice Le Garrec.

"Con las complejas y heterogéneas arquitecturas que utilizaban en el pasado, nuestros clientes evitarían hacer cualquier cambio en el sistema de automatización una vez que se hubiera establecido. El riesgo de desestabilizar el proceso era demasiado alto", dice Le Garrec. "Con las soluciones integradas de B&R, ahora pueden adaptar de forma segura y fácil la solución de automatización a sus necesidades."

Dynavia también está trabajando en una solución de mantenimiento predictivo que se completará en un futuro próximo. En sus instalaciones, APROL registra continuamente alrededor de 11.000 grupos de datos. Para hacer un uso eficiente de este gran volumen de datos, Le Garrec busca implementar una solución de nube privada ofrecida con APROL.

"A nivel de instalación, nuestra gran solución de datos consistirá en sistemas locales de APROL que registrarán el historial de eventos y empujarán los datos - 100 megabytes a la semana en nuestro caso - a una nube privada. Una instancia de APROL situada en nuestras instalaciones almacenará y gestionará estos datos. Gracias a los estándares OPC UA y MQTT utilizados, todos los datos intercambiados con la nube privada son seguros."