Fiabilité maximale des machines agricoles destinées au traitement des légumes

Les consommateurs attachent une grande importance à la fraîcheur des légumes. Pour garantir la fraîcheur maximale des produits, les machines de traitement des légumes doivent rester opérationnelles en continu. Le constructeur de machines de traitement de légumes König est en mesure d'atteindre ces objectifs grâce à ses machines d'une fiabilité irréprochable. Leur système est doté d’une solution automatisée et d’une protection des installations centralisée, avec des interrupteurs différentiels, la solution SmartWire-DT ainsi que des démarreurs-moteurs, des démarreurs progressifs et des démarreurs à vitesse variable d'Eaton. 

Contexte 

Les légumes, notamment les carottes, les ciboules, les radis, les navets ou le céleri, sont lavés et emballés dans l'usine de Fußgönheim de la région du Palatinat rhénan en Allemagne. Pour nettoyer les légumes, l'entreprise utilise six machines de traitement de légumes, chargées du rinçage et du lavage des légumes, ainsi que de la coupe des racines et des feuilles en excès. Renner doit veiller à limiter au minimum les interruptions et les pannes de courant pour garantir la fraîcheur des légumes. Chaque retard peut avoir des conséquences néfastes sur la qualité des aliments, la perte de produits mais aussi les bénéfices. 

Défi 

L'entreprise König Sondermaschinen GmbH (König), située à Dannstadt-Schauernheim en Allemagne, fabrique des machines de récolte et de traitement de légumes adaptées aux besoins de ses clients du secteur agricole, notamment Renner. La plupart des clients de König sont confrontés à des défis liés à la fiabilité, la disponibilité, le traitement et l'emballage sécurisé des légumes. Pour répondre à ces besoins, König a fait appel à son partenaire de confiance, Eaton. L'entreprise avait besoin du soutien de spécialistes en mesure de lui fournir des machines de haute qualité et très performantes. Eaton lui a alors recommandé de déployer une solution d'automatisation intégrée avec le système de câblage intelligent SmartWire-DT, complétée de contacteurs moteur, de démarreurs progressifs et à vitesse variable ainsi que d’interrupteurs différentiels. Les machines König se distinguent désormais par leur intelligence accrue.

« Nous souhaitions concevoir une machine avec laquelle la mise en marche séparée des lames et des brosses, mais aussi la régulation de la vitesse de ces derniers seraient une possibilité, » explique Christian Stritzinger, chef d’équipe en division électrique chez König. « Nous souhaitions également que la vitesse du convoyeur chargé du transport des légumes puisse être contrôlée."

Solution

La machine de König, conçue pour son client Renner, est équipée de quatre brosses rotatives et de trois systèmes de lames destinés à sectionner les racines et les feuilles à des longueurs différentes. De plus, quatre pompes régulent la pression de l'eau, qui peut être facilement ajustée en fonction du type de légume à laver et du niveau de contamination. 

« La mise hors et sous tension est effectuée avec de nombreux composants différents dans la machine ainsi que de plusieurs moteurs à vitesse variable », explique M. Stritzinger. « Pour minimiser le câblage de la machine, nous avons décidé d'utiliser le SmartWire-DT d'Eaton. » Grâce à une technologie de raccordement intelligente, les différents appareils et moteurs sont raccordés par un câble plat à huit pôles, une solution alternative au câblage point par point traditionnel. Le système SmartWire-DT assure l'alimentation des appareils connectés et en même temps la communication des données. « Grâce à l'installation de SmartWire-DT, nous pouvons économiser environ 40 % de câblage par rapport aux solutions traditionnelles, » explique M. Stritzinger. 

La transparence des données constitue un autre avantage de la solution Eaton. SmartWire-DT permet d’accéder aux informations relatives aux composants avec une grande facilité. La machine est programmée pour afficher par exemple quel disjoncteur-moteur exactement a déclenché. Le message d'erreur s'affiche sur un afficheur multifonction, le MFD-Titan d'Eaton. SmartWire-DT est en mesure de communiquer la cause de la panne, par exemple en cas de court-circuit ou de surcharge. « L’afficheur permet de gagner un temps précieux quant aux procédures de dépannage. Le client peut voir immédiatement l'emplacement et la cause de la panne et peut donc résoudre cette dernière beaucoup plus rapidement », ajoute M. Stritzinger.

Pour assurer une communication continue, la commande des moteurs à vitesse variable est effectuée avec des composants Eaton. De plus, la machine est équipée de cinq démarreurs à vitesse variable PowerXL DE11 intégrés à la solution SmartWire-DT. Ces démarreurs sont destinés à la commande moteur des quatre brosses ainsi que du moteur de la bande transporteuse. Le démarreur à vitesse variable est un nouveau type d'appareil qui est doté des mêmes fonctionnalités que le convertisseur de fréquence et le démarreur-moteur. Les convertisseurs de fréquence sont souvent surdimensionnés sur le plan fonctionnel et trop complexes à utiliser et les démarreurs-moteurs sont limités en termes de fonctionnalités. Le démarreur à vitesse variable vient combler ces lacunes et offre les avantages des deux appareils. Cet appareil permet une régulation de la vitesse variable pour des applications jusqu'à 7,5 kW, son fonctionnement est similaire à celui d'un contacteur ou d'un démarreur-moteur et il peut être livré prêt à l'emploi (aucun paramétrage n'est donc nécessaire lors de la mise en service). 

« Sa configuration est tellement plus simple que celle des convertisseurs de fréquence traditionnels », explique M. Stritzinger. « Seuls les seuils de fréquence minimum et maximum et les temps de démarrage et d'arrêt ont dû être configurés, tous les autres paramètres étant prédéfinis. De plus, le prix du démarreur à vitesse variable est inférieur de 10 à 15% par rapport aux dispositifs traditionnels. » 

Autre avantage du DE11 : « Le démarreur peut être commandé manuellement, » ajoute M. Stritzinger. « En cas de défaillance de la commande, chaque machine peut être remise en marche manuellement. C'est aussi très important du point de vue des arrêts de production. »

En plus des nouveaux démarreurs de vitesse, König a installé des disjoncteurs-moteurs Eaton au niveau des moteurs des lames et des convoyeurs à courroie. La fiabilité du système de pompe est également assurée par Eaton. « Grâce aux démarreurs progressifs, nous pouvons optimiser la mise en marche et l'arrêt de la pompe. Nous pouvons ainsi éviter les chocs dûs aux surpressions, ce qui accroît la durée de fonctionnement du produit », explique M. Stritzinger. Deux modules logiques easy800 assurent la commande de 56 composants au total. « Ils sont beaucoup plus faciles à programmer qu'un automate, notamment avec CoDeSys", explique M. Stritzinger. 

Résultat 

Pour assurer la protection des personnes et des équipements, des interrupteurs différentiels traditionnels de type A ont été installés sur la machine. Cependant, König étudie déjà de nouvelles possibilités pour optimiser ses futures machines. « Aujourd’hui, nous raccordons trois convertisseurs de fréquence max. sur un interrupteur différentiel, » explique M. Stritzinger. « Un ajout supplémentaire peut causer des déclenchements intempestifs. » 

Pour ce cas de figure, Eaton propose des interrupteurs différentiels de type G/BFQ comme alternative aux convertisseurs de fréquence. Ils sont nettement moins sensibles aux fuites de courant induites par le système dans la plage de 50 à 60 Hz, ce qui assure une stabilité accrue du système.

König utilise de nombreuses méthodes pour réduire encore davantage l'arrêt des machines de traitement des légumes. Les solutions Eaton sont idéales pour que cette entreprise puisse atteindre ses objectifs. « Le montage des composants Eaton est très simple - leur compatibilité permet de simplifier considérablement le développement et la mise en service de nos machines », explique Stritzinger. 

Résultat : une fiabilité accrue et des légumes toujours frais.