Tecnologia de semicondutores para alta disponibilidade

A Wernsing Feinkost processa cerca de 450.000 toneladas de batatas anualmente, tornando crítica a alta disponibilidade das instalações. Para minimizar o tempo de inatividade causado por curtos-circuitos, a Wernsing e o parceiro de automação Rilo utilizam o SIMATIC ET 200SP e-Starter, oferecendo proteção ultrarrápida e alta resistência a curto-circuito.

Desafio: Alta disponibilidade em áreas propensas a curto-circuitos

No ambiente de produção altamente automatizado da Wernsing Feinkost GmbH, grandes quantidades de batatas são processadas numa grande variedade de produtos de delicatessen. Numerosos sistemas de transporte transportam matérias-primas e mercadorias ao longo de toda a linha de produção. Mesmo avarias em componentes individuais podem interromper o fluxo de produção de linhas inteiras e causar paralisações não planeadas. Os curtos-circuitos também podem levar a tais interrupções. O que é crucial aqui não é apenas a proteção confiável do dispositivo e da aplicação, mas também o reinício rápido para manter o tempo de inatividade não planejado ao mínimo. Se o motor de arranque tiver de ser substituído em caso de curto-circuito, isso pode resultar em tempo dispendioso e despesas de serviço. Foi procurada uma solução para este problema que oferece proteção confiável contra curto-circuito, reduzindo simultaneamente o tempo e o custo envolvidos no caso de um mau funcionamento.

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Tecnologia de semicondutores na prática

Juntamente com a Wernsing, a Rilo Automatisierungstechnik GmbH & Co. KG optou pela tecnologia de semicondutores do SIMATIC ET 200SP e-Starter. O foco estava numa solução de arranque do motor que oferece uma elevada resistência a curto-circuito, permitindo que os motores de arranque voltassem a funcionar imediatamente após a resolução de problemas. A funcionalidade Smart Start integrada é usada adicionalmente para garantir um arranque suave sob carga. Ao mesmo tempo, a solução precisava de se integrar perfeitamente no sistema SIMATIC ET 200SP e no TIA Portal, oferecer capacidades de diagnóstico abrangentes e exibir os estados operacionais diretamente no dispositivo. Um design compacto e uma função de inversão integrada para rotação no sentido horário e anti-horário também foram requisitos práticos fundamentais.

A Siemens desenvolveu uma solução que combina funções-chave — como proteção contra curto-circuito e Smart Start — numa única unidade compacta. A inovadora tecnologia de semicondutores no e-Starter era perfeita para o nosso sistema.

Guido Quittek, Director-geral, Rilo Automatisierungstechnik GmbH & Co. KG

A nossa solução: O motor de arranque totalmente eletrónico

O SIMATIC ET 200SP e-Starter utiliza tecnologia moderna de semicondutores para trocar e proteger os motores. MOSFETs de carboneto de silício são controlados por microcontroladores de alto desempenho e semicondutores de potência ultrarrápidos, permitindo uma proteção totalmente eletrónica contra curto-circuito. O e-Starter pode detectar e desligar curtos-circuitos em menos de 5 microssegundos — quase mil vezes mais rápido que os comutadores anteriores. Ao mesmo tempo, a tecnologia fornece a base para a função Smart Start, que permite o arranque do motor otimizado em fase. Isto reduz significativamente as correntes de irrupção e minimiza os picos de torque associados. Esta é uma vantagem fundamental para a produção da Wernsing. Durante a paletização, os produtos são transportados em paletes num estado independente e sem embalagem. Um arranque suave das correias transportadoras evita que os produtos escorreguem ou tombem. Mesmo em correias transportadoras de batata muito carregadas, o Smart Start reduz a corrente de partida e protege assim os componentes mecânicos.

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Capacidades de integração e análise do sistema

A integração perfeita com o sistema periférico SIMATIC ET 200SP e o TIA Portal garante que os dados recolhidos pelo iniciador sejam transferidos diretamente para o controlador e daí para o TIA Portal. O motor de arranque totalmente eletrónico pode ser configurado, parametrizado e comissionado diretamente no TIA Portal usando o Passo 7. Esta integração permite também uma análise detalhada dos dados operacionais e de diagnóstico — tais como correntes, tensões, horas de funcionamento e outros valores medidos — o que facilita a monitorização da condição e a manutenção preditiva. O resultado é uma solução de arranque de motor que é precisamente adaptada aos requisitos do ambiente de produção moderno da Wernsing.

Proteção ultra-rápida contra curto-circuito

A tecnologia de semicondutores permite ao motor de arranque detetar curtos-circuitos em microssegundos e interromper instantaneamente o fluxo de corrente. Depois que a falha for eliminada, o e-Starter pode ser reiniciado com o apertar de um botão.

Smart Start para um arranque suave do motor

Smart Start reduz a corrente de partida e o torque de partida. Isto permite uma inicialização controlada de sistemas de transporte. Na Wernsing, isto pode reduzir a carga no sistema de transporte e impedir movimentos bruscos do material transportado.

Integração do sistema e diagnósticos detalhados

A integração total com o TIA Portal fornece acesso a dados detalhados de medição, operação e diagnóstico. Isto permite que as falhas sejam isoladas mais rapidamente e o estado do sistema seja avaliado de forma transparente.

Além da visão geral de vários dados de medição e operação no TIA Portal, podemos visualizar as informações mais importantes diretamente no dispositivo através de LEDs de estado. Ao ler códigos de erro diretamente no dispositivo e no TIA Portal, podemos reduzir o tempo de inatividade causado por curtos-circuitos em até 60%.

Stefan Niehe, Líder de equipa Engenharia Elétrica , Wernsing Feinkost GmbH

A maneira inteligente de aumentar a disponibilidade do sistema

A tecnologia de semicondutores utilizada no SIMATIC ET 200SP e-Starter garante uma elevada resistência a curto-circuito e detecta falhas em poucos microssegundos. Este tempo de resposta rápido constitui a base para uma elevada disponibilidade do sistema e operações de produção fiáveis. Além da manutenção inteligente, reinício rápido e arranque suave do motor, o SIMATIC ET 200SP e-Starter oferece uma vasta gama de outros benefícios na operação diária. Três destes são particularmente notáveis:

Menos tempo de inatividade, mais tempo de atividade

O e-Starter protege-se em caso de curto-circuitos e pode ser rapidamente reiniciado e ligado assim que a falha for eliminada. Ao eliminar a substituição de equipamentos e permitir uma rápida resolução de problemas, reduz o tempo de inatividade em até 60%.

Operações suaves de sistemas de transporte

O Smart Start integrado reduz significativamente a corrente de partida e o torque, permitindo assim uma partida do motor mais controlada. Isto pode reduzir o stress mecânico e proteger materiais sensíveis de movimentos bruscos.

Transparência total através de funções de diagnóstico inteligentes

Estão disponíveis dados operacionais e de diagnóstico abrangentes no TIA Portal para uma análise aprofundada. Estes dados não só permitem uma análise detalhada de falhas mas também suportam monitorização inteligente da condição e manutenção preditiva.

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Rilo Automatisierungstechnik GmbH & Co. KG: Prático e inovador

A Rilo Automatisierungstechnik fornece soluções para automação industrial e de processos há mais de 20 anos e está principalmente ativa nos setores alimentar e agrícola. Como parceira de longa data da Wernsing Feinkost GmbH, a empresa apoia o planeamento, implementação e desenvolvimento das suas soluções de automação. Graças a esta estreita colaboração, a Rilo tem uma compreensão detalhada dos processos e requisitos de produção da Wernsing Feinkost GmbH. Num projeto conjunto com a Siemens, a Rilo contribuiu com a sua experiência prática para o desenvolvimento do SIMATIC ET 200SP e-Starter. O foco estava particularmente na fácil integração em sistemas existentes, alta resistência a curto-circuito e operação eficiente.

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Onde as batatas se tornam uma deliciosa variedade de produtos: Wernsing Feinkost GmbH

A Wernsing Feinkost GmbH é um fabricante de alimentos com processos de produção altamente automatizados que se especializa no processamento de batatas numa variedade de produtos de delicatessen. Numerosos sistemas de transporte transportam matérias-primas e produtos através da linha de produção — desde o recebimento e armazenamento de grandes quantidades de batatas, passando pelo processamento até à paletização. Cargas pesadas, stress mecânico e processos de limpeza intensivos colocam exigências especiais à tecnologia utilizada. Controlos de motor fiáveis, operação sem problemas e diagnóstico rápido de falhas são cruciais para a alta disponibilidade do sistema. Num projeto conjunto com a Siemens e a Rilo, a Wernsing contribuiu com a sua vasta experiência prática desde a produção até ao processo de desenvolvimento.

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