Gyógyszeripari buborékcsomagolás PC-alapú vezérléssel
A svájci Rohrer AG kizárólag Beckhoff gyártmányú, PC-alapú vezérlőrendszereket használ új, kimondottan a gyógyszeripar számára tervezett, R760 típusú buborékfólia-csomagoló gépében. A Beckhoff nagyteljesítményű és igen pontos EtherCAT I/O-rendszerét és a dinamikus és kompakt hajtási elemeket hasznosítva a Rohrer olyan gépet fejlesztett, amelynek nemcsak gyors és hibamentes a működése, de nagyon kevés helyet is foglal.
A Rohrer AG rugalmas fóliákat készítő gépek fejlesztésére, valamint a belőlük készült termékek kialakítására specializálódott. Testreszabott szerszámainak és gépeinek gyártásához a vállalat a kiinduló ötlettől a végső megvalósításig szorosan együttműködik megrendelőivel. Támogató szolgáltatásuk a minták kialakításától a prototípusok építéséig és a gyártóberendezés konfigurálásáig terjed.
Moduláris buborékcsomagoló
A testreszabható R760 típusú gépet kis és közepes tételmennyiségek csomagolására használják. Testreszabhatóságából következően a buborékcsomagolási folyamat fejlesztésétől kezdődően egészen a tömeggyártásig is használható.
A Beckhoff nagyteljesítményű, PC-alapú vezérléstechnikája első ízben tette lehetővé R760 típusú géppel a Rohrer számára, hogy percenként 40 dupla buborékcsomagolást tudjon készíteni
A gép kezeli a teljes gyártási folyamatot, ami azt jelenti, hogy képes hőformázni, hegeszteni, perforálni és kivágni a buborékcsomagolást. Kamerarendszerek ellenőrzik a csomagok töltöttségét, és az általuk vezérelt rendszer gondoskodik arról, hogy a selejt automatikusan kikerüljön a sorról. Ha kevés a hely, csökkenteni lehet a gépi modulok számát. A gyógyszergyártás minőségi alapkövetelményeit (a „helyes gyógyszergyártási gyakorlatot”) összefoglaló GMP-nek megfelelő kialakítása miatt tisztaszobákban is telepíthető.
Az R760 típusú gép kezeli a teljes gyártási folyamatot, azaz képes hőformázni, perforálni, lezárni és kivágni a buborékcsomagolást
Az R760 buborékcsomagoló alumínium- és műanyag fóliát tud feldolgozni gyógyszeripari, kozmetikai és egészségügyi felhasználási célokra. Az itt bemutatott projekt célja egy olyan gép létrehozása volt, amelyet egy a gyógyszeripar számára csomagolást végző nagyvállalat használ. A gépet új termékek és csomagolási típusok értékelésére használják. Ebben az esetben úgynevezett szájban oldódó tabletták (ODT) csomagolásáról van szó, amelyeket a szabadalmazott Lyopan-eljárással liofilizáltak, és víz nélkül bevehetők. A gép konstrukciójának és automatizálási technológiájának a gyorsaságot és méretet tekintve különlegesen magas követelményeknek kellett eleget tennie. Az eredmény az első 40 ciklusos, azaz percenként 40 dupla buborékfóliát kibocsátó rendszer.
Az összes vezérléstechnika PC-alapú
A Rohrer kezdeti tapasztalatait a Beckhoff PC-alapú vezérléstechnikájáról már 2008-ban megszerezte, amikor a vállalat első alkalommal helyezett üzembe integrált CP6200-as panel PC-ket és vezérlőszekrénybe szerelt C6920 ipari PC-ket (IPC). 2012-ben a Rohrer úgy döntött, hogy teljesen átáll a PC-alapú vezérlésre. Bernd Esch, a Rohrer feldolgozó- és csomagolóegységének vezérléstechnikai vezetője elmondja az okokat: „A korábbi vezérlési architektúrának volt néhány hátránya: például összetett buszrendszert igényelt. Arról is elég bonyolult volt gondoskodni, hogy a biztonságtechnika eleget tegyen az EN ISO 13849 szabvány által előírt szintnek. Emellett a megrendelő még kompaktabb rendszereket követelt – aminek az akkori, viszonylag nagyméretű hajtásokkal és a pótlólag igényelt EMC-szűrőkkel nem tudtunk volna megfelelni. A Beckhoff AX5000-típusú hajtásai viszont igen kompakt kivitelűek és integrált EMC-szűrőket tartalmaznak. Felhasználásukkal közel 30 %-kal csökkenteni tudtuk a készülékház terjedelmét.”
A Rohrer új, R760-as buborékcsomagolója fejlesztési platformként szolgál az úgynevezett szájban oldódó tabletták (ODT) csomagolásához
Emellett a CP6200-típusú, kijelzős panel PC-k és a C6920 IPC-k már elegendő számítási teljesítményt nyújtottak az automatizálási feladathoz. Bernd Esch így folytatja: „A TwinCAT automatizálási szoftver nemcsak a kívánt PLC-funkcionalitást kínálta, hanem egy nagyteljesítményű, szoftveralapú NC-rendszert is. Ez azt jelentette, hogy a Beckhoff helytakarékos IPC-je mellett nem volt szükségünk további vezérlőre. Azt is meg kell említenem, hogy a Beckhoff Switzerland nagyon jó helyi alkalmazási támogatást nyújtott a PC-vezérlési megoldáshoz.”
Esch szerint a másik lényeges előny a PC-alapú vezérlés nyitottsága: „Képesnek kell lennünk arra, hogy gépi kontrollereinket bármelyik hálózathoz csatlakoztathassuk. Az EtherCAT-buszcsatlakozók és terepibusz-terminálok széles skálája ezen a téren teljes rugalmasságot kínál. Az IT-rendszerrel is könnyen tudunk kommunikálni, mert az integrált Ethernet-interfésszel és a TwinCAT ADS-réteggel minden szükséges vezérlési adatot be tudunk hívni anélkül, hogy meg kellene változtatnunk a PLC programját.” A képi megjelenítés rendszerének csatlakoztatása is ugyanilyen könnyű volt, mert – a forgalomban levő legtöbb rendszerhez hasonlóan – már tartalmazott illesztőprogramot a TwinCAT-hez. A Java-alapú, webes vizualizációs programokkal és az MySQL adatbázissal (például köteg – batch – paraméterek és hibaüzenetek céljára) szintén nagyon jó a kommunikáció” – mondja Esch.
A PC-alapú vezérlési megoldás magja az R760-gép esetében a C6920-típusú vezérlőszekrény IPC 1,9 GHz-es Intel® Celeron® processzorral, többnyelvű Windows XP Professional operációs rendszerrel és TwinCAT NC PTP-vel (Point-to-point tengelypozicionálás). A gépkezelő egy karra szerelt CP7902-vezérlőpanel segítségével vezérli a gépet. A panel 15”-os érintőképernyőt, testreszabott képernyővédő fóliát és szintén testreszabott billentyűzetbővítést tartalmaz.
A mozgásvezérlő funkciót nyolc, AX5112-, AX5140- és AX5206-típusú szervohajtás végzi (ide tartozik egy AX5805 TwinSAFE kártya is), valamint 10 szervomotor az AM8000-sorozatból. A nagyjából 150 I/O-adatpont fogadását kb. 100 analóg/digitális EtherCAT- és TwinSAFE-terminál végzi, amelyek négy EK1100 EtherCAT-csatlakozóval kapcsolódnak a vezérléstechnikához.
A rendkívül dinamikus hajtások minimális munkával telepíthetők
A Beckhoff szervohajtás-technikája kompakt méretei ellenére is kimagasló dinamikus jellemzőkkel rendelkezik. Bernd Esch a következőket mondja erről: „A gyártási paraméterek megfelelő beállításával gyorsan elértük a kivételesen nagy, percenként 40 dupla buborékcsomagolást kibocsátó teljesítményt. Mindezt anélkül, hogy elértük volna a gép szervohajtás-technikájának határait.” A Rohrer ezt a teljesítményszintet az AM8000-típusú, nagyteljesítményű motorok segítségével érte el, amelyeket a rotor alacsony tehetetlensége és akár ötszörös túlterhelhetőség jellemez. A motorok három szervotengelyt hajtanak meg a prések nyitásához és zárásához, két tengelyt a fólia szállításához, egyet a tálcáknak a gépbe való adagolásához és pozicionálásához, két tengelyt a kibocsátott buborékfólia kezeléséhez, és vannak beállító tengelyek, amelyek a feldolgozó állomásokat a termékhez viszonyítva megfelelő állásba mozgatják.
A Rohrer kitűnően hasznosította a Beckhoff által kidolgozott, egykábeles technológia előnyeit is, (OCT – One Cable Technology), ami az áramellátást és a visszajelző rendszert egyetlen motorkábelben egyesíti. Az egykábeles megoldás megbízhatóan továbbítja az információt, és egy digitális interfészen keresztül védi is azt az interferenciától. Ezáltal nincs szükség vezetékekre és csatlakozókra a motor és a kontroller oldalán, ami másfelől jelentős megtakarítást jelent az alkatrészek és a telepítés terén. Bernd Esch is felismerte ezt: „Az OCT kevesebb kábelezést igényel, ezért hatalmas megtakarítást eredményezett számunkra, különösen amiatt, hogy két hajtáshoz kábelvezető láncot használunk. Ez lehetővé tette számunkra, hogy mindent egy kicsit kisebbre készítsünk, ami segített a gép általános kialakításánál. Mindent egybevetve: a telepítési és anyagköltségünket az OCT mintegy 25 %-kal csökkentette. Emellett a telepítést is sokkal könnyebbé teszi. A múltban – ha működési hibák léptek fel – inkább egy teljesen új kódoló gépsort indítottunk be. Most viszont, mivel a vezérlővezetékek a motor kábelébe vannak beépítve, nem kell sokat tanakodnunk a vezetékek áthelyezéséről.”
Ahogy a technológiai folyamatot vezérlő R760-at, az összes biztonsági funkciót és az Ethernet- kommunikációt is a PC-alapú vezérlés kezeli
Az integrált biztonságtechnikában rejlő új lehetőségek
A gép tervezését egyszerűsítő további tulajdonságok közé tartoznak az automatizálási rendszer integrált biztonsági funkciói, amelyek a TwinCAT Safety Editortól a Safety over EtherCAT kommunikációs protokollig, a TwinSAFE terminálokig, valamint az opcionális AX5805 TwinSAFE hajtáskártyáig terjednek. Bernd Esch számára lehetővé tették, hogy sokkal rugalmasabban tervezze meg a biztonsági funkciókat: „Sokkal nyitottabb biztonsági rendszert tudunk tervezni. Az egyes védőajtók immár saját TwinSAFE- terminállal rendelkeznek, ami kiküszöböli a biztonsági kapcsolók vagy vészleállítók korábban általános soros kapcsolását.”
A TwinSAFE-rendszer rugalmassága is egyszerűsíti a gép egyes moduljai számára a biztonsági funkciók szelektív végrehajtását. A gép bizonyos komponensei például feszültség alatt maradhatnak a gép beindulásakor, míg mások biztonságban lekapcsolnak, amikor nyitva van a védőajtó. „Régebben egy ilyen megoldás megvalósítása rendkívül nehéz volt, és csak hatalmas mennyiségű vezetékezéssel volt lehetséges” – mondja erről Esch. – „A TwinSAFE-fel ezt a feladatot sokkal elegánsabban tudjuk kezelni egy olyan kompakt megoldással, ami kevesebb komponenst igényel és alacsonyabb költségű.”
A Beckhoff egykábeles (OCT) hajtástechnikájának a használatával a Rohrer képes volt rendezett vezérlőszekrényt tervezni és körülbelül 25 %-kal csökkenteni telepítési- és anyagköltségeit
A gyors és determinisztikus vezérléstechnika eredménye a nagy precizitás
A tabletták csomagolásához használt fóliák vizuális referenciapontokat tartalmaznak, amelyeket a rendszer leolvas, ahogy áthaladnak a gépen. A fólia relatív helyzetétől függően a gép leolvassa a pontos végpozíciót a szállítószalagon, és kiszámítja a feldolgozóegységek relatív helyzetét. A gyors EtherCAT-kommunikációs komponensek használatával a Rohrer képes volt a termékek gyors, kb. 250 mm/s sebességű mozgatására, sőt, ezt a Beckhoff eXtreme Fast Control (XFC) technológiájával meg is tudta kétszerezni. Bernd Esch: „Az XFC-terminálokkal és a hozzájuk tartozó érzékelőkkel akár 500 mm/s sebességet is elérünk. E rendkívüli sebesség ellenére a rendszer megbízhatóan érzékeli a referenciapontokat, és pontosan végzi el számításait, valamint a zárt hurkú vezérlési műveleteket. Az XFC számunkra egy nagyon hasznos funkció, mert így lehetőség van a mozgó alkatrészek precíz vizsgálatára a felügyeletet végző kamerákkal.”
BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu
Még több BECKHOFF
Címkék: EtherCAT | gyógyszeripar | csomagolás
