Enkoder bezkontaktowy w przetwórstwie ziemniaków

Pod koniec XVI wieku ziemniak stopniowo rozprzestrzenił się w Europie. Hiszpańscy konkwistadorzy przywieźli go z Nowego Świata na Półwysep Iberyjski, a stamtąd do ówczesnych Hiszpańskich Niderlandów. Początkowo roślina ta krążyła po europejskich gospodarstwach raczej jako botaniczna rzadkość niż jako cud rolniczy. Początkowo trudno było również uprawiać ziemniaki o wysokich plonach i dobrym smaku. Jednak gdy uprawa zaczęła się rozwijać, bulwa ta zapewniła wzrost liczby ludności w Europie w tym okresie. Amerykański historyk William McNeill w czasopiśmie „Social Research” postrzega nawet ziemniaka jako kluczowy czynnik zaskakującego rozwoju Zachodu.

Obecne problemy związane z uprawą ziemniaków wydają się stosunkowo niewielkie w porównaniu z początkowymi trudnościami z tamtego okresu. Dzisiaj nie chodzi już o życie i śmierć, ale o wydajność rolnictwa. Ci wielcy przetwórcy ziemniaków, tacy jak Schaap Holland B.V. w Biddinghuizen w Holandii, starają się osiągnąć wydajność rolniczą poprzez przetwarzanie ziemniaków w sposób jak najbardziej zautomatyzowany i przyjazny dla żywności.

Około 300 rolników zaopatruje firmę, dzięki czemu Schaap dostarcza co roku około 45 000 ton ziemniaków do sieci handlowych i restauracji. Firma oferuje ziemniaki w dwóch postaciach przetworzenia: oczyszczone ziemniaki w skórkach lub obrane, schłodzone ziemniaki przeznaczone do natychmiastowego przetworzenia. Obie grupy produktów dzielą się z kolei na różne odmiany ziemniaków, kształty i rozmiary opakowań. W związku z tym zakład w Biddinghuizen jest podzielony na dwa główne obszary. Obszar higieniczny dla ziemniaków obranych oraz obszar, w którym ziemniaki nieobrane są myte, sortowane i pakowane.

Proces w pełni sprzężony

Większość procesów sortowania, mycia i obierania ziemniaków odbywa się automatycznie. Na linii produkcyjnej o charakterze ciągłym ziemniaki są transportowane z myjni do tunelu chłodzącego. Jednak pełne zintegrowanie całego procesu stanowi również wyzwanie dla inżynierów automatyki firmy Schaap. Na przykład, jeśli na końcu linii produkcyjnej nastąpi zatrzymanie maszyny pakującej, cała linia zostaje zatrzymana. Aby temu zapobiec, firma Schaap stosuje taśmy buforowe przed wagami pakującymi.

Jeśli konieczne jest dodanie tam materiału opakowaniowego, cały proces nie jest już zatrzymywany, ponieważ przenośnik buforowy zmniejsza prędkość i wyrównuje opóźnienie. Od niedawna ruch silnika napędzającego taśmę jest wykrywany przez bezkontaktowy enkoder indukcyjny QR24 firmy TURCK. Oznacza to, że w procesie tym można buforować do 500 kg ziemniaków. „Używamy czujników laserowych do pomiaru wysokości ziemniaków na taśmie, aby wiedzieć, ile ich tam jest. Potrzebujemy impulsu z enkodera co centymetr, aby móc dostosować prędkość” – mówi Henk van Raalte, kierownik ds. technologii i konserwacji w firmie Schaap.

Duże obciążenia mechaniczne

Wał silnika obraca się powoli. W związku z tym model QR24 został skonfigurowany na dwanaście impulsów na obrót. Ruch liniowy taśmy chłodzącej wystarczy rejestrować z częstotliwością jednego impulsu na pięć centymetrów. Wyzwanie mechaniczne jest jednak spore. Wcześniej stosowany enkoder inkrementalny z optyczną zasadą pomiaru musiał być zamontowany za pomocą sprężyny. Został on zamontowany na obudowie wokół wału za pomocą dwóch małych płyt sprężynowych. „Stabilność i precyzja tych enkoderów nie stanowiły problemu, ale poprzednie rozwiązanie powodowało problemy mechaniczne” – wyjaśnia van Raalte. „Sprężyna zawsze porusza się z powodu drgań silnika, więc po dwóch latach przestała działać”.

Dzięki bezkontaktowemu enkoderowi TURCK nie stanowi to już problemu. Nie są potrzebne sprzęgła sprężynowe, ponieważ nie ma mechanicznego połączenia między wałem a zespołem czujnika. Tylko element pozycjonujący jest przymocowany bezpośrednio do wału. „Od lat szukaliśmy takiego enkodera” – mówi van Raalte. „Kiedy zobaczyłem to urządzenie na pierwszej stronie magazynu dla klientów, wiedziałem, że potrzebujemy czegoś takiego”.

Nie są potrzebne łożyska ani sprzęgła sprężynowe

Wszystkie modele QR24 są wyposażone w całkowicie hermetyczny czujnik i znacznik położenia, zaprojektowane jako dwa niezależne, całkowicie szczelne moduły, odporne na drgania wału i uderzenia. Nie są potrzebne podatne na zużycie łożyska kulkowe ani uszczelki, które mogłyby powodować przestoje maszyn lub konieczność długotrwałej konserwacji. Dzięki temu seria QR24 przewyższa zarówno enkodery optyczne, jak i magnetyczne.

Firma Van Raalte podłącza sygnał wyjściowy enkodera QR24 do standardowego wejścia w sterowniku PLC Siemens S7 1500. Enkoder obrotowy konfiguruje się za pomocą oprogramowania do parametryzacji PACTware na komputerze PC. Podczas gdy adapter Easy-Teach firmy TURCK pozwala na wybór dziewięciu wartości wstępnych w systemie – zazwyczaj od 360 do 5000 impulsów na obrót – oprogramowanie PACTware umożliwia swobodny wybór wartości od 1 do 5000 impulsów na obrót. Firma Schaap wybrała dwanaście impulsów na obrót, ponieważ kolejny przenośnik taśmowy jest monitorowany przy sześciu impulsach na obrót, co ułatwia konwersję. Enkoder TURCK jest zamontowany pod metalową osłoną ochronną na silniku. Dzięki modelowi QR24 ze stali nierdzewnej firma TURCK oferuje teraz szczególnie wytrzymałe rozwiązanie, które można zainstalować w przemyśle spożywczym bez dodatkowych środków ochronnych. W produkcji ziemniaków pracownicy firmy Schaap raz w tygodniu spryskują cały system pianką czyszczącą, którą po 20 minutach spłukuje się pod ciśnieniem 15 barów, a następnie przeprowadza się dodatkową dezynfekcję.

Zapobieganie zużyciu enkodera

Enkodery znajdują również zastosowanie w obszarze przetwarzania ziemniaków nieobranych. Problemy związane z drganiami oraz skomplikowane konfiguracje montażowe często pochłaniają sporo czasu techników firmy Schaap. Na przykład w suszarce bębnowej enkodery optyczne o rozdzielczości 4096 impulsów monitorują ruch liniowy taśmy. Kiedy suszarnia musi zostać opróżniona w celu zmiany partii, po taśmie przesuwa się zgrabiarka, która zsuwa wszystkie ziemniaki w dół. Enkoder jest tu zamontowany za pomocą podatnych na zużycie elementów sprężynowych i złącza, co oznacza, że musi być regularnie wymieniany lub naprawiany z powodu usterek mechanicznych.

Na innym przenośniku, na którym występują silne drgania, ruch taśmy monitoruje obecnie optyczny enkoder inkrementalny. Aby zminimalizować drgania, technicy zamontowali wał na dwóch łożyskach – jest to czasochłonne rozwiązanie, które wkrótce stanie się zbędne po wdrożeniu urządzenia QR24.

Użytkownik | www.schaapholland.com