釀酒廠的自動化
West End釀酒廠進行的自動化改造為工廠帶來了最佳的生產靈活性,提高了整個生產過程的效率。
南澳大利亞的West End釀酒廠始建于1859年,1888年成為South Australian釀造公司(SAB)的一部分。自那以來,West End釀酒廠一直是SAB的一家主要生產廠,它不斷發(fā)展,實現產品范圍的多樣化,為州內和全國銷售提供一系列的啤酒。該釀酒廠最為著名的產品包括West End和Southwark品牌。在1993年,SAB收購了澳大利亞最大的飲料營運商Lion Nathan(獅王啤酒),West End釀酒廠得以擴展產品范圍,開始了大量代工包裝業(yè)務,特別是在不斷增長的即飲飲料如酒精混合飲料領域內。
灌裝和包裝階段是飲料生產的一個關鍵階段。在SAB的West End釀酒廠,灌裝車間內置運送線和加工臺,空瓶從底樓的儲藏區(qū)通過傳送線運往一樓的灌瓶室,不管要灌入哪種冷飲,瓶子在灌裝車間里都要先分別經過不同的加工臺進行清洗、干燥。灌瓶壓蓋之后進行巴氏滅菌,之后的貼標與包裝有許多不同的選擇。
多樣化帶來了挑戰(zhàn)
SAB的瓶裝產品正在實現多樣化,給不同產品使用不同包裝線灌裝車間的運轉帶來了挑戰(zhàn)。據SAB West End釀酒廠的電氣工程師Richard Boiwko說,這意味著在兩條線之間中途沒有交叉,一條包裝線上的產品若需要在另一條線上進行操作,至少分別要在兩條線上完整地通過一遍。
Boiwko說:“我們需要一個更為靈活、更易管理的系統(tǒng)?,F在不同的裝瓶流程和產品已增至大約50種,我們需要減少產品轉變帶來的影響,提高效率。”
2001年,該釀造廠開始了灌裝車間的改造,改造會帶來最佳的生產靈活性,提高整個生產過程的效率。Boiwko列出的改造目標,包括構建先進的自動化和通信系統(tǒng),以存儲不同包裝流程對應的多種生產方法并加強故障診斷;包括將固定速度的傳送器升級為可變速傳送器,與控制系統(tǒng)相結合,自動調整傳送速度以達到多件產品堆疊的最優(yōu)化,并為產品堆疊提供緩沖;還包括更為靈活的生產線布置,允許產品在多個平臺之間進行路線轉換。
此外,速度的提升也極為關鍵。每年圣誕、新年期間,釀酒廠停產,只有這時才可能完成速度的改造。改造包括機械部分的重新布置、增添傳送器、電氣安裝與試車。
交鑰匙的自動化及控制工程
Sage自動化公司是一家總部位于Adelaide的自動化方案提供商和Rockwell 自動化的系統(tǒng)集成商。在灌裝車間改造中,這家公司承包了自動化及控制系統(tǒng)交鑰匙工程中的設計安裝和試車工作,包括整合現有設備(每臺設備操縱一個加工臺)和控制115個新的變速傳送器。這些傳送器在加工過程和包裝臺之間運輸包裝瓶,運送速度可高達700米/分鐘。
Rockwell 自動化公司是SAB首選的自動化合作者,Sage自動化公司的控制方案是基于Rockwell 自動化公司的信息可流通的企業(yè)三層通信體系。該體系包含用于監(jiān)控和維護的以太網通信,有用于提高生產力、增強確定性控制及互鎖的ControlNet(控制網)通信;還有處于工廠基礎設備層的DeviceNet(設備網)現場總線。
Sage自動化公司的技術開發(fā)經理James Wakefield說:“正是有了Rockwell自動化公司的三層通信機構,整個項目才可能實現。使用通信網絡代替硬連線,繼續(xù)使用的老設備才能更緊密地結合到整個控制結構中去,以實現更大程度的集中智能。”
SAB控制與通信系統(tǒng)包括一個Allen-Brad-ley ControlLogix處理器,通過以太網聯接到監(jiān)控的人機界面(HMI),通過確定的ControlNet聯接到遠處的ControlLogix機架。兩個ControlLogix機架都支持DeviceNet與數據高速路Plus (DH+)的通信。
工廠中繼續(xù)使用的系統(tǒng)主要有基于Allen-Bradley SLC 5/04可編程控制器對現有設備,比如卸垛機、清洗機、打標機、單一化器和分配器進行管理。這些設備通過允許智能控制和過渡程序的DH+網絡以及Ethernet和ControlLogix集成為新系統(tǒng)的一部分。
傳送系統(tǒng)的現場設備通過DeviceNet現場總線實現一體化。其中包括115個分布在現場的交流可變速驅動、162個Allen-Bradley接近感應器,以及32個原有的安裝在配電盤上的驅動、30個光電感應器、Flex輸入/輸出和指示燈串——總共有330個節(jié)點,由8個DeviceNet掃瞄器予以支持。
West End釀酒廠的灌裝車間內有運送線和加工包裝臺。
監(jiān)視維護層也使用以太網通信,這一層以配備Rockwell Software RSLinx軟件的SCADA主站作為輸入/輸出服務器,還有一個二級編程終端,用于在線編程與診斷。以太網還用于連接原有的熱收縮包裝機并向其傳送信息。該包裝機最近已經由Sage公司進行升級,使用單獨的基于ControlLogixR的系統(tǒng)進行控制,該系統(tǒng)集成了運動控制。
Wakefield說:“這是一種現代的控制系統(tǒng),設計與灌裝車間的柔性機械裝置相匹配。系統(tǒng)結構的配置十分容易,這意味著我們能夠將注意力集中在對過程本身的調試,而不是忙著對控制系統(tǒng)進行調試。”
結果
Boiwko對于改造的成功十分興奮,他解釋說由于提高了靈活性,效率不斷增加,顯著提升了總體產量。工廠總體產量的提高是基于幾個因素,比如增加了產品通過灌裝車間路徑的靈活性,這是對于50多種產品路線與設置進行管理,加上新的傳送器布置共同帶來的成果。其他因素包括沿傳送帶配有感應器,并且能夠利用DeviceNet集成驅動自動調整傳送器速度從而減少物品堆積,DeviceNet還提供了先進的診斷和報警手
段,能夠即時糾錯。 Wakefield說,使用DeviceNet現場總線系統(tǒng)本身就能大大節(jié)約裝置成本。“沿著每個傳送裝置都有DeviceNet電纜,我們能夠在所有需要傳感器的地方都插入一個傳輸接入點。智能通信增加的優(yōu)勢,促進了試運行和在線診斷,總共節(jié)約了6%的裝置成本。” Boiwko補充說,使用DeviceNet上現場安裝的交流驅動,就不再需要電機控制的屏蔽電纜。他說:“這很容易就為我們又省下了5萬美元。”
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