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成功应用啤酒厂利用罗克韦尔自动化的“信息化企业”体系结构节约了6%的安装成本

发布时间:2010-08-06 11:29   类型:应用案例   人浏览

  使用由DeviceNet连接的现场安装的驱动装置避免了安装马达控制中心,并使南澳大利亚酿造公司节约前期成本50,000美元。

  背景

  南澳大利亚West End啤酒厂建于1859年,在1888年加入南澳大利亚酿酒公司(SAB)。自此,West End啤酒成为南澳大利亚酿造公司的一个大型企业,并继续拓展业务,促进产品多样化,为本南澳大利亚和全国生产各种各样的啤酒。该厂最著名的品牌包括 West End和Southwark。

  1993年,Lion Nathan并购了南澳大利亚酿酒公司,它是澳大利亚最大的一家饮料企业。此次并购进一步扩展了West End啤酒厂的产品范围,增加了产品的包装类型,尤其是正在不断发展的‘即开即饮’型饮料方面,比如含酒精的混合型饮料。

  装运前的最后一道工序是装瓶和包装,它是饮料生产的关键性环节。West End啤酒厂的装瓶车间呈一巨大的拱形,车间内装有传输线和处理平台。空瓶子从地面贮藏库经输送机输送到第一层装瓶车间,在这里对这些空瓶子进行清洗和干 燥,然后灌入各种冷却了的饮料。灌完后压盖,然后用巴氏灭菌法杀菌,最后再帖上各种标签,对酒瓶进行包装。

  挑战

  由于南澳大利亚酿酒公司产品极其多样,无形中对最初仅由两条单独的用于各种产品包装的生产线形成了挑 战。按West End啤酒厂电气工程师Richard Boiwko的说法,这意味着这两条生产线之间不能跨接:产品在一条生产线上生产后,需要在另一条生产线上进行包装,这使得产品要完成两条生产线上的工序 至少得一次以上。

  ‘我们需要更加灵活更易于管理的系统来使产品能够跨接各道工序,’Boiwko说,“现在各种装瓶程序和产品的数量已增加到大约50种。我们必须减少工序跨接所带来的影响,提高生产效率。”

  2001年,啤酒厂对装瓶车间进行了一次改造,这次改造提高了生产的灵活性,并使生产一条龙化。 Boiwko的目标是:引进先进的自动化系统和通信系统,对各种配方进行跟踪监测,以便能够即时根据情况进行调整;对固定速度和变速输送机进行改造,将其 与控制系统相连,从而对速度进行在线自动调整,优化酒瓶的聚积方式,提供缓冲;对生产线进行更加灵活的配置,使产品能够在不同的工序间灵活转换。

  此外,提高速度至关重要,因为啤酒厂只有利用一年中两周的圣诞节以及新年的时间暂时停工(2001-2002年)以便对设备进行改造,包括对输送机重新进行配置及增加设备,电气安装和试运行。

 

  解决方案

  基于Adelaide的自动解决方案供应商和罗克韦尔自动化系统集成商Sage Automation签定合约对瓶装车间进行改造,设计和安装全自动化及控制系统。这次改造包括对现有设备的集成(执行某道工序的各个设备)以及对115 台变速输送机的控制,这些变速输送机负责以高达每分钟700米的速度输送在不同工序以及包装工序上的酒瓶。

  Sage Automation的控制方案以罗克韦尔自动化的三层通信结构为基础,其中包括用于监控和维护的以太网、用于高吞吐量和确定性控制的ControlNet控制网和车间设备一级的DeviceNet现场总线。

  “罗克韦尔自动化的三层通信结构使整个项目变得切实可行”Sage Automation技术开发部经理James Wakefield说。“用通信网络代替硬布线使原有设备与综合控制系统紧密地结合在了一起,从而产生出更加智能化的中央控制水平”。

  南澳大利亚酿酒公司的控制和通信系统通过以太网将Allen-Bradley ControlLogix处理器与监控人机界面(HMI)集成在一起,并且通过确定性控制的ControlNet链接到远程ControlLogix。两 个ControlLogix都可以支持DeviceNet和Data Highway Plus(DH+)通信。

  车间原有系统是在Allen-Bradley SLC5/04逻辑控制器的基础上建立起来的,Allen-Bradley SLC5/04逻辑控制器对现有设备进行控制,例如卸垛机、清洗装置、贴标机、分瓶装置等。每台设备都通过DH+网络被集成到新的系统当中,从而通过以太 网和ControlLogix实现智能控制。

  与输送系统相连的设备通过DeviceNet现场总线系统集成在一起,包括115个新的车间交流变速 驱动装置,162个Allen-Bradley接近开关,32个原来安装在面板上的驱动装置,30个光电传感器,以及由八个DeviceNet扫描器支持 的总计有330个节点的Flex I/O以及Stack Lights。

  以太网通信主要用于监控和维护级,构成以罗克韦尔自动化RSLinx为输入输出服务器的第一级 SCADA站,以及用于在线编程和诊断的第二级编程终端。以太网还可以进行通信集成,并将信息传递给原热收缩膜包机。最近,Sage为收缩打包机进行了改 造,采用以ControlLogix为基础的配备有集成运动控制的系统进行控制。

  “这一现代化控制系统在现场安装方面设计灵活,可以非常容易地安装在装瓶车间,”Wakefield说,“设计灵活的系统体系结构意味着我们可以将精力主要集中在生产工艺的投产使用上,而不必在控制系统上花很大精力。”

  成果

 

  南澳大利亚酿酒公司的Richard Boiwko对这次改造的成功给予了高度评价,他说这次改造提高了生产的灵活性和生产效率,从而大大促进了产量的增长。

  总产量的增长基于许多因素,比如贯穿整个装瓶车间的产品路线的灵活性的提高,它是50多种产品路线管 理加强,安装和新输送机配置综合作用的结果。其它因素还包括采用了近程式传感器对输送机上产品的堆积状态进行检测,通过DeviceNet集成驱动装置使 对输送机速度的调整更加容易和方便,以及由于采用了DeviceNet使得诊断和报警功能提高,从而能够即时排除故障。

  DeviceNet现场总线系统的使用大大降低了安装成本,正如Wakefield所说,“由于我们 对每个输送机都安装了DeviceNet电缆,从而可以在任何需要安装传感器的地方插入一个T型接头,这几乎不需要布线。智能通信简化了试运行和在线诊 断,从而节约了6%的安装成本。”

  Boiwko还谈到,使用现场安装的DeviceNet的交流驱动器避免了建立马达控制中心,以及敷设屏蔽电缆。“这又为我们节省了50000美元,”他讲道。

  下图中表示的体系结构清楚地表达了罗克韦尔自动化有关信息化企业的观念。棕色虚线内的区域表示本文所探讨的当前自动化水平。其余部分则表示罗克韦尔自动化目前能够提供的从车间到企业及至企业以外的集成方案。

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