La raccolta delle uova semplificata

L’idea di partenza

Dalla sua creazione nel 1991, Fienhage ha posto al centro dell'attenzione lo sviluppo e la produzione di sistemi di stabulazione per galline ovaiole. Oggigiorno, l'attrezzatura fornita da Fienhage, che si trova a Lutten vicino Vechta in Germania, è richiesta in tutto il mondo. Finora, l'azienda gestita dal titolare ha completato 10000 progetti in 100 paesi. La gamma di prodotti di Fienhage non comprende solo voliere e nidi per l'allevamento, ma anche sistemi per l'alimentazione e l'abbeveraggio, sistemi di condizionamento e illuminazione e sistemi per il trasporto e l'imballaggio delle uova, dotati di tecnologia di automazione moderna che semplifica in maniera significativa il lavoro delle aziende agricole. Hellbernd Elektrotechnik di Vechta è una delle aziende che progettano e costruiscono i quadri necessari ai sistemi di Fienhage. Hellbernd ha una pluriennale esperienza nella progettazione e realizzazione di quadri, sistemi di controllo e impianti elettrici per clienti privati e commerciali. Da più di sei anni, Hellbernd non solo costruisce i quadri per i sistemi fabbricati da Fienhage ma ha anche gestito la manutenzione e l'installazione degli impianti di produzione dell'azienda. 

La sfida

"Per Fienhage, è importante che i prodotti abbiano controlli semplici per poter essere usati da chiunque" dice Daniel Böske, responsabile della programmazione dei progetti di ingegneria elettrica presso Hellbernd. "In più, in cima alla lista dei requisiti si trovano la sicurezza operativa e la garanzia che i prodotti offrano un buon rapporto qualità-prezzo".

Questi criteri, ovviamente, si applicano anche al progetto dei sistemi di controllo sviluppato da Hellbernd per un sistema di raccolta delle uova e nastro trasportatore che verrà installato in un'azienda avicola in Spagna. L'azienda agricola include cinque pollai e un impianto di grandi dimensioni dove le uova vengono raccolte, classificate e poste in cartoni appositi. Un nastro trasportatore "recupera" le uova depositate dalle galline in ogni edificio. I nastri trasportatori portano le uova dai cinque pollai a un nastro trasversale che le porterà poi in un ambiente di classificazione. Per poter assegnare le uova al rispettivo pollaio, ogni uovo deve essere controllato.

"Lo scopo del progetto è di far sì che l'intero processo di raccolta delle uova sia controllato centralmente dall'impianto di raccolta e classificazione" spiega Daniel Böske. "Ad ogni modo, per eseguire la manutenzione e il lavoro di pulizia, doveva esserci la possibilità di usare i nastri trasportatori localmente in ogni pollaio". Se sono state raccolte tutte le uova da un pollaio (il cui nastro trasportatore è quindi vuoto), questa informazione deve essere visualizzata nell'impianto di classificazione, cosicché si possa selezionare direttamente il nastro trasportatore nel pollaio successivo. Così facendo, si eviteranno periodi di inattività nell'impianto di classificazione. "Un'ulteriore sfida nel progetto riguardava i cavi molto lunghi da connettere in modo corretto e altamente affidabile", aggiunge Böske.

"L'implementazione di questa attività di controllo usando una soluzione hardware, ad esempio interruttori che controllano individualmente ogni attuatore, sarebbe stata complessa e costosa", spiega Leon Hellbernd. "Per inviare comandi e ricevere segnali, avremmo dovuto posare un numero corrispondente di linee di comando dall'impianto di classificazione ai nastri trasportatori. In più, i componenti hardware avrebbero richiesto molto spazio".

La soluzione

Per questo motivo Hellbernd ha deciso di utilizzare easyE4 di Eaton. Questo relè di sicurezza permette l'implementazione efficiente dei sistemi di controllo per un’ampia gamma di applicazioni industriali ed edilizie. Unisce un elevato livello di flessibilità con un facile utilizzo, oltre a offrire tutte le funzionalità di un PLC di piccole dimensioni, sebbene sia considerevolmente più conveniente.

Hellbernd ha utilizzato sette relè easyE4 in totale per il sistema di raccolta delle uova e nastro trasportatore: Un relè easyE4 agisce da master, mentre gli altri sei controllano i cinque nastri trasportatori nei singoli pollai e il nastro trasversale. "Il display integrato sul relè di sicurezza master può essere utilizzato per specificare se gli altri easyE4 vanno indirizzati", dice Hellbernd. "Con il comando del relè master, i relè di sicurezza che agiscono come nodi elaborano i comandi e restituiscono l'informazione al master oppure la trasmettono agli altri easyE4. Automaticamente, il selettore Eaton sul quadro di comando master viene usato per selezionare il pollaio in cui dovrebbe operare il nastro trasportatore. Una lampada di segnalazione M22, sempre di Eaton, posta sopra il nastro trasportatore indica se le uova di un pollaio sono già state raccolte, sono in fase di raccolta o se si è verificato un guasto. "I sei easyE4, ognuno dei quali controlla un nastro trasportatore, tengono il conto degli impulsi dei giri dell'unità dei trasportatori", spiega Leon Hellbernd. "Basandosi sul numero degli impulsi, il relè easyE4 riconosce quando una sezione del nastro trasportatore ha completato il giro e quindi tutte le uova sono state rimosse e il nastro è vuoto. Il relè di sicurezza inoltra il messaggio al master: il nastro trasportatore nel pollaio successivo può essere avviato". È anche possibile impostare la velocità richiesta di tutti i nastri trasportatori nel quadro master.

Tutti i relè di sicurezza sono connessi tramite Ethernet e comunicano tramite NET. "Ogni easyE4 esegue il proprio programma", spiega Leon Hellbernd. "Esegue i comandi dal master, controlla gli ingressi e segnala se ci sono guasti. Le segnalazioni di guasto sono visualizzate nelle variabili NET: in questo modo, gli altri relè di sicurezza ricevono le informazioni sul rispettivo stato senza ulteriori valutazioni". I relè interrogano di continuo le variabili di tutti gli altri easyE4 connessi, per cui se uno di questi non funziona, gli altri agiranno di conseguenza e segnaleranno il problema. "Dato che possono comunicare tramite NET fino a otto dispositivi easyE4 all'interno dello stesso network, non erano necessari controllori di livello più elevato per l'applicazione”, sottolinea Hellbernd. In questo modo, si riducono i costi e l'impostazione del sistema è semplificata.

Il relè easyE4 di Eaton è programmato usando il software intuitivo easySoft7 di Eaton. Gli utenti possono scegliere la lingua di programmazione, per cui il progetto può essere creato utilizzando Function Block Diagrams (FBD), schema a contatti (LD), il semplice linguaggio di programmazione di Eaton EDP o attraverso Structured Text (ST). "Ho scelto Structured Text per questo progetto perché ritengo che sia più semplice da capire e che, quindi, renda il lavoro più veloce", dice Hellbernd. I dispositivi possono essere anche programmati usando la tastiera e il display integrati, come nota Hellbernd: "La tastiera funziona molto bene ed è semplice. Usiamo il display anche per visualizzare i messaggi in base ai tre colori dello sfondo disponibili".

Il sistema di raccolta delle uova presto verrà installato in Spagna per cui la capacità di eseguire la manutenzione da remoto tramite Ethernet è un ulteriore vantaggio per Fienhage. In più, l'aggiornamento del programma è semplice e può essere eseguito con l'adattatore di schede micro SD nel dispositivo base. Non solo si può risparmiare sulle spese di viaggio per la manutenzione futura ma il personale sul sito può anche apportare modifiche al processo direttamente.

Oltre ai relè di sicurezza easyE4, Hellbernd ha utilizzato altri dispositivi Eaton per la realizzazione del sistema, tra cui i convertitori di frequenza DC1 per le unità dei trasportatori, gli interruttori magnetotermici, le partenze compatte, i contattori di potenza, gli indicatori luminosi  M22 e i sensori acustici, oltre agli interruttori generali per l'installazione di porte e i selettori da guida DIN. Leon Hellbernd ha aggiunto: "Il fatto che i prodotti siano combinati e possano essere collegati in maniera ottimale tra di loro semplifica la progettazione di un pannello di controllo. E, ovviamente, è anche visivamente più piacevole vedere che i prodotti hanno un aspetto uniforme". 

Risultati

L'uso di easyE4 ha consentito a Hellbernd di ridurre il cablaggio, risparmiare spazio nel quadro di comando e implementare il sistema di controllo distribuito senza grandi sforzi di programmazione, a un costo relativamente contenuto. Leon Hellbernd ha concluso con: "L'installazione di easyE4 è semplice e la configurazione è facile e veloce, per cui i progetti piccoli possono essere realizzati rapidamente. Un ulteriore vantaggio è il display integrato, che permette ai clienti di avere una panoramica dettagliata degli errori e di modificare i parametri base direttamente, grazie al semplice funzionamento dei dispositivi".