Massimizzare la produzione riducendo il consumo energetico
Siamo riusciti a unire un’adeguata progettazione ai prodotti e alle soluzioni più adatte alle nostre necessità, mettendo in pratica la visione di Eaton in questo progetto.
A causa dell’aumento della domanda, l’azienda ha deciso di installare una quarta linea di produzione, TM4, arrivando così a essere il secondo maggiore produttore in Europa, con una capacità totale dell’impianto di 280.000 tonnellate di carta velina all’anno.
Data la portata del progetto e lo spazio limitato nell’area di produzione, Lila Paper aveva bisogno di una soluzione compatta che potesse offrire facilità di utilizzo, affidabilità e costi contenuti.
Sulla base di queste considerazioni, l’azienda ha scelto di adottare i prodotti Eaton per la gestione dell’alimentazione e il controllo della sua nuova macchina fornita da Valmet, un’azienda finlandese impegnata nello sviluppo di tecnologie di processo per nel settore della cellulosa e della carta.
Dopo l’implementazione di TM3, Lila Paper aveva incontrato diverse difficoltà legate all’affidabilità delle comunicazion; infatti, la natura centralizzata del sistema di automazione principale rendeva più complicata l’individuazione e la risoluzione dei guasti.
Inoltre, l’azienda aveva l’obiettivo di ottimizzare ulteriormente i costi di consumo energetico e di aumentare l’efficienza e la qualità della produzione. L’obiettivo era quello di sfruttare il pieno potenziale degli innovativi motori IE4 nella linea di produzione TM4, con l’installazione di convertitori di frequenza variabile piuttosto che dei convertitori convenzionali installati nella linea di produzione TM3.
Un’altra complicazione era rappresentata dalle piccole dimensioni elettrici a bassa tensione, nonché dalle difficoltà di assemblaggio e manutenzione causate dallo spazio limitato all’interno di ogni sezione del pannello. Infine, il nuovo sistema doveva essere in grado di controllare circa 200 motori, gestendo un enorme volume di dati e incorporare diversi protocolli di comunicazione, da Modbus TCP e RTU a Ethernet IP, Profibus DP e CANOPEN, riuniti in un unico software.
Per evitare le frequenti interruzioni alla comunicazione sui moduli e sui convertitori di frequenza che affliggevano la linea di produzione TM3, Lila Paper necessitava di una soluzione in grado di snellire le attività di risoluzione dei problemi. A causa delle dimensioni della macchina, Eaton ha fornito i centri di controllo motore (MCC) xEnergy composti da 48 armadi indipendenti e 98 unità estraibili, oltre a 19 armadi di distribuzione dell’alimentazione con varie combinazioni di partenza motore e pannelli di controllo con convertitori di frequenza.
Le unità plug-in offrono una maggiore sicurezza per l’operatore e possono essere rimosse, in modo che i singoli componenti possano essere sostituiti o aggiunti rapidamente senza dover isolare l’intero sistema. Questo riduce al minimo i tempi di inattività e consente modifiche mentre l’apparecchiatura è in tensione. Piuttosto che optare per un singolo PLC, Eaton ha proposto un sistema di controllo modulare composto da un master e da diversi PLC-HMI locali con strumenti di monitoraggio per la gestione della configurazione hardware.
Grazie all’utilizzo di un’ampia gamma di dispositivi digitali, TM4 offre una serie di vantaggi rispetto a TM3, tra cui notifiche e-mail automatiche in caso di malfunzionamenti, monitoraggio, diagnostica da remoto e manutenzione predittiva. Oltre a richiedere meno cablaggio, la nuova soluzione Eaton è anche completamente pronta per l’Industria 4.0 e può essere facilmente ampliata.
Inoltre, TM4 si distingue per le sue capacità di comunicazione, rese possibili dalla combinazione di HMI-PLC XV-303 e PLC XC-152 con software SmartWire-DT, il sistema di cablaggio intelligente di Eaton, in grado di gestire grandi quantità di dati provenienti da diversi fieldbus. Poiché tutte le informazioni diagnostiche sono disponibili a livello di PLC locali, non risulta più necessario spegnere tutte le quattro macchine in caso di guasto. I componenti standard come le partenze motore e i pulsanti sono stati collegati tramite il sistema di cablaggio intelligente. software SmartWire-DT, per rendere tutti i dati disponibili centralmente e per ridurre i costi di cablaggio. Le informazioni fornite semplificano la risoluzione dei problemi.
Questa nuova soluzione non solo è più affidabile, manutenibile e sostenibile, ma anche più facile da usare, dato che può essere monitorata e sottoposta a manutenzione da parte del personale locale.
"Con l'interruttore ai PLC negli armadi locali, i tecnici in turno sono ora in grado di monitorare i soft starter in modo semplice e i convertitori di frequenza per rilevare eventuali guasti e effettuare le sostituzioni se necessario, in modo che la presenza di un ingegnere non sia più necessaria per la risoluzione dei problemi", afferma Taner Özgür, ingegnere elettroelettronico senior presso Lila Paper.
Mentre la corretta mappatura per la linea di produzione TM3 ha richiesto più tempo e più sforzi per Lila Paper, questa attività potrebbe essere svolta dall’integratore di sistema nel caso della linea TM4. Come sostenuto da Erkan Demir, project manager per l’automazione presso Eaton, “l’utilizzo di un HMI/PLC semplifica il lavoro del cliente, e Lila Paper ora dispone di una maggiore flessibilità grazie alla migliore comunicazione con il master”.
Oltre a rendere la linea di produzione più affidabile, l’utilizzo della tecnologia Eaton consente anche ulteriori risparmi energetici. “Nel complesso, i prodotti Eaton hanno migliorato l’efficienza energetica di Lila Paper del 9%. Rispetto ai convertitori di frequenza standard della macchina precedente, l’algoritmo integrato dei nuovi convertitori di frequenza DG1 è in grado di fornire un’efficienza energetica aggiuntiva, compresa tra il 2% e il 10%, afferma Erkan Demir.
Per risolvere il problema dello spazio limitato, Eaton ha fornito quadri xEnergy bifacciali, più semplici da installare e da mantenere anche grazie agli spaziosi vani collegamenti.
Anche dopo pochi mesi di funzionamento la linea di produzione TM4 ha già evidenzialto una maggiore efficienza di TM3, grazie alla tecnologia modulare, al miglioramento delle comunicazioni e al minor numero di malfunzionamenti. Infatti, “si è verificata una riduzione del 90% nel numero di interruzioni avvenute nello stesso periodo di funzionamento, il quale è ridotto da 20 secondi a 2 secondi, afferma Gökben Kaya, direttore della fabbrica Lila Paper.
Allo stesso modo, anche la nuova macchina risulta essere più efficiente, misurata in base alla potenza necessaria per la produzione di una tonnellata di carta. Secondo Gökben Kaya, “per la linea di produzione TM3, durante il primo avvio, la potenza era di 1100 kWh per tonnellata e ci sono voluti sette mesi per scendere al di sotto di 900 kWh; con TM4, siamo stati in grado di ridurre questa cifra a 800 kWh già dopo soli tre mesi”.
Come dice Y-lmaz Özcan, country manager di Eaton, “Questo riscontro positivo ci dimostra che siamo riusciti a combinare la giusta progettazione con i prodotti e le soluzioni giuste e che siamo stati in grado di riflettere la visione di Eaton grazie a questo progetto.”
Sebbene la nuova macchina è tuttora in fase di ottimizzazione e i benefici ottenuti non sono ancora angili, la tabella di marcia è stata rispettata e il nuovo software di controllo e monitoraggio dell’alimentazione di Eaton è già un evidente successo.
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