減少40%的停工時間—生產(chǎn)效率提高10%

　　保證飼料的無致病菌狀態(tài)，在新西蘭飼料加工廠采用了羅克韋爾自動化公司的前向反饋控制系統(tǒng)之后三個月之內(nèi)達到了預期的投資回報率——產(chǎn)量提高近10％，停工時間減少40％。

背景
　　Tegel 食品公司有三十多年動物飼料的生產(chǎn)經(jīng)驗，公司在新西蘭具有5個動物飼料加工廠，同時也是新西蘭最大的國有雞飼料生產(chǎn)商。Tegel食品公司還生產(chǎn)喂馬、 鹿、奶牛以及豬的各種顆粒飼料。采用自動化生產(chǎn)工藝，可以使顆粒飼料各種成分的比例正確，以確保動物的健康。其中一個關(guān)鍵因素就是確保飼料不含致病菌。
　　Tegel食品公司生產(chǎn)的雞飼料是通過螺旋進料器將各種原料（例如，小麥、玉米、大麥、黃豆、各種維他命以及礦物質(zhì)）混合到一個“調(diào)料槽”中。在調(diào)料槽內(nèi)，向混合原料注入蒸汽并且通過一系列的螺旋. 槳將原料充分混合，同時逐步升高飼料的溫度。在經(jīng)過一定的時間之后，飼料被送入圓柱形模具，然后通過輥子將飼料從模具中擠壓出來，形成顆粒（直徑為3到12毫米）。
　　基于在新普利茅斯工廠開發(fā)的先進技術(shù)，Tegel 食品公司目前正在對其顆粒飼料擠壓自動化系統(tǒng)逐步進行升級改造。據(jù)公司生產(chǎn)經(jīng)理 Wharehoe Lissington 說，新普利茅斯工廠的使用了15年之久的控制器根本不能達到確保飼料沒有病原菌的溫度要求。

挑戰(zhàn)
　　控制系統(tǒng)的升級是為了滿足更加精確的過程控制，尤其是要達到嚴格的溫度控制要求，同時適應其他過程變量的變化?！拔覀兊淖罱K目的就是要確保生產(chǎn)不含病原菌的飼料，”Lissington先生說，“我們還需要進一步提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率?！?BR>　　“過程控制需要絕對準確，”他補充說?！叭绻捎谕ㄈ胝羝^多而導致飼料太粘，或者進料太快將會導致 模子堵塞。” 如果模子發(fā)生堵塞，將會導致生產(chǎn)中斷，因而會造成10分鐘到3小時不等的停工時間。相反，保證飼料無菌需要高溫，然而會導致模子堵塞，溫度越高，蒸汽的體 積就越大。因而，最佳的運行條件要求各種過程參數(shù)保持精確的平衡。
　　以前的控制系統(tǒng)的主要問題就是由于沖模輥子消耗較大的電流（預示著將要發(fā)生堵塞）而導致其基本控制算法常常自動降低加工溫度。這就意味著擠壓機能夠在運行時不發(fā)生堵塞，但是溫度太低就無法消滅致病菌。

解決方案
　　1999年9月，經(jīng)過 Lissington先生與羅克韋爾自動化公司系統(tǒng)集成商工程控制有限公司（ECL）的通力協(xié)作，開發(fā)出了一套新的控制方法。 新的控制系統(tǒng)是基于一個Allen-Bradley SLC-5/03 處理器，采用控制器內(nèi)置的PID并且具有向前反饋能力以確保擠壓機運行在最佳的工作狀況。
　　“監(jiān)視器要監(jiān)測的重要參數(shù)就是被擠壓機所拉下的電流，”ECL主任 Greg Chapman說，“當擠壓機快要堵塞時，由于輥子必須費很大力氣才能將飼料擠壓出模子，所以導致電機的電流非常高。但是，遇到這種情況，我們除了減少蒸 汽供應量（因而導致溫度降低）之外，我們現(xiàn)在可以減少給沖模的供應量?！?上述操作可以通過變速驅(qū)動器來完成，可以調(diào)節(jié)輸送到送料器上原料。
　　采用前向反饋控制技術(shù)就意味著通向混合容器的蒸汽可以通過PID控制環(huán)路算法進行連續(xù)調(diào)節(jié)，而不是在 送料過去1分鐘之后才檢測溫度或者電流的變化。據(jù)Chapman先生說，Allen-Bradley SLC處理器能夠向PID提供前向反饋控制信號?！叭绻捎么罅康腜LC，那將非常可怕，”他說?！暗?，有了SLC之后，編程就非常簡單了?！?
　　“我們在達到了最佳溫度和最佳電流下降的同時，還能夠控制諸如進料器的輸入量以及蒸汽流的大小等參數(shù)?！彼a充說道，“結(jié)果就是顆粒飼料擠壓機能夠持續(xù)工作而不發(fā)生堵塞?！?BR>　　ECL的顆粒飼料擠壓機控制系統(tǒng)包括一個 Allen-Bradley SLC- 5/03處理器以及大約120 個數(shù)字和模擬輸入/輸出(I/O)。上述輸入輸出接口通過DH485連接到兩個基于PC的人機界面(HMI)，界面運行羅克韋爾軟件獲獎的SCADA軟件 包RSView32 并且能夠與驅(qū)動器RSLinx進行通信。其中一個人機界面站位于擠壓機附近，以便使現(xiàn)場操作員能夠?qū)ο到y(tǒng)進行監(jiān)測以及在必要的時候?qū)ο到y(tǒng)進行超控。第二個 人機界面站位于主控制室內(nèi)，植入了RSView32 Visual Basic for Applications (VBA)程序，并且通過采用多路復用和壓縮數(shù)字I/O信號技術(shù)來優(yōu)化tag的使用。同時采用微軟的 Access 數(shù)據(jù)庫來比較RSView32采集的趨勢數(shù)據(jù)，包括運行時間，平均溫度、擠壓機平均電流、啟動和結(jié)束時間、 生產(chǎn)壓力、和操作員記錄。每一批飼料都有詳細的記錄可以查詢，以便使Tegel保持產(chǎn)品質(zhì)量一致。

成果
　　除了在飼料生產(chǎn)的自始至終保證沒有致病菌之外，新的控制系統(tǒng)能夠使產(chǎn)量增加10%，而且同時減少停工 時間40％。因而，Tegel食品公司在三月之內(nèi)就達到了預期的投資回報率。“這項技術(shù)是非常成功的，我們在2001年2月年將其用在位于新普利茅斯的第 二臺擠壓機，并且在位于奧克蘭和克賴斯特徹奇的工廠推廣使用。”
　　Lissington先生說，“新控制系統(tǒng)的性能真是獨一無二。在新西蘭和世界上其他地方真的再也沒有比這套系統(tǒng)更好了。系統(tǒng)在實現(xiàn)我們設定的規(guī)格要求方面簡直沒有一點偏差?！?BR>　　RSView32的內(nèi)置配方功能是新系統(tǒng)的又一個優(yōu)點?！拔覀円郧笆褂玫目刂葡到y(tǒng)根本沒法和這套新系 統(tǒng)相比，” Lissington先生強調(diào)說?！霸谙到y(tǒng)中存儲有每一個配方或者沖模，以便于機器能夠根據(jù)最佳的配方狀況自動運行。操作員根本不需要對機器進行調(diào)整。盡 管配方種類繁多，但是擠壓機還是處于良好的控制狀態(tài)。” 他說，這包括大約 45個產(chǎn)品配方和10個工藝變量，SLC- 5/03能夠識別表示配方名稱的ASCII碼字符串。如此高級的配方控制完全可以使操作員解脫出來從事其他工作?！安僮鲉T根本不需要每隔5分鐘就檢查一次 機器?！保f。
　　Tegel 食品公司還對羅克韋爾自動化公司在整個新西蘭得技術(shù)支持都非常廣泛而感到非常滿意?！拔覀兘oECL的理念就是，我們要最好的技術(shù)，” Lissington先生說，“由于我們正在開發(fā)新技術(shù)，我們不想有任何由于設備故障而發(fā)生的生產(chǎn)中斷，ECL全力以赴為我們提供了最好的技術(shù)。”
　　下頁的體系結(jié)構(gòu)描述了一個基于信息的企業(yè)中羅克韋爾自動化概念。褐色箭頭表示的區(qū)域表示本文檔中正在討論的目前自動化水平。其余部分以圖解方式說明了目前羅克韋爾自動化能夠提供的從車間到企業(yè)以及更高層次集成的諸多解決方案。

（轉(zhuǎn)載）