作為母乳的替代品，奶粉可能聽起來沒那么美味可口，但這是世界上一些備受歡迎又富含營養(yǎng)的食品里不可或缺的成分，比如巧克力、面包、嬰兒食品。最終產(chǎn)品需要保留天然牛奶的所有理想特性，諸如顏色、風味、溶解度和營養(yǎng)價值，因此，把原料奶制成干粉是一個很容易受到影響的過程。

　　邁高集團的工程師清楚地認識到牛奶干燥過程中涉及的復雜問題。邁高是澳大利亞大型的牛奶加工企業(yè)，也是該國的大型加工產(chǎn)品出口商之一，該集團將全國35%的牛奶供應制成產(chǎn)品，銷往國內(nèi)外市場。該集團采用來自3000 多個乳牛場的牛奶，在分布于維多利亞州和塔斯馬尼亞州的九個工廠進行加工。

　　邁高集團成立于1950年，已運用多項新技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)流程。兩年前，該公司采用了一套創(chuàng)新系統(tǒng)，以自動化的方式監(jiān)測并精確控制奶粉生產(chǎn)過程中很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——最終干燥環(huán)節(jié)。

面臨的挑戰(zhàn)

　　粉狀物在漏斗狀的料斗過篩，然后運送至包裝區(qū)。塔的大小、處理的牛奶類型以及處理的方式不同，所能生產(chǎn)噸數(shù)會發(fā)生變化，100 升全脂牛奶可以大約制成 13千克全脂奶粉或9千克脫脂奶粉。邁高集團最小的干燥機每小時能夠制成1.2噸奶粉，最大的干燥機每小時可以處理7噸。

　　“我們知道我們需要應用一套自動化系統(tǒng)，降低奶粉中的水分差異?！边~高集團自動化與設(shè)備工程師 Geoff Rome 如是說。

　　影響奶粉質(zhì)量的其中一個關(guān)鍵變量就是奶粉的水分含量。奶粉所含水分大約應該在3%至6%，具體視最終用途而定。要達到適宜的水分等級，關(guān)鍵在于控制入塔空氣、靜態(tài)流化床以及振動流化床的溫度。

　　在過去，邁高集團通過手動更改溫度設(shè)置點的方式來控制產(chǎn)量與水分含量。操作員從每小時一次的水分取樣中獲取反饋信息，然后根據(jù)經(jīng)驗做出決定。考慮到保持奶粉中水分平衡的重要性，該公司的工程師意識到一個小時一次的時間間隔太過漫長。對每小時取樣進行測試，結(jié)果顯示水分差異高達 0.3%。為了生產(chǎn)質(zhì)量更一致的產(chǎn)品，需要按照干燥塔的預測模型，自動調(diào)整溫度設(shè)定點。

　　維持溫度和水分平衡對保持盡可能高的產(chǎn)量水平而言同等重要。當排出空氣中的水分過高時，干燥塔可能會發(fā)生堵塞并停機，導致時間、資源的浪費，產(chǎn)量也就相應減少。

　　“我們知道我們需要應用一套自動化系統(tǒng)，降低奶粉中的水分差異?！边~高集團自動化與設(shè)備工程師 Geoff Rome 說道，“我們當時的目標是尋找一套解決方案，幫助我們保持穩(wěn)定的質(zhì)量，同時增加成品的產(chǎn)量?！?/P>

解決方案

　　為了實現(xiàn)這些目標，邁高集團選擇了羅克韋爾自動化乳制品干燥工藝控制優(yōu)化解決方案，該套解決方案由羅克韋爾軟件的模型預測控制 (MPC) 與優(yōu)化技術(shù)提供支持。這套解決方案不斷收集每個干燥塔的數(shù)據(jù)，利用預測模型計算適宜溫度和設(shè)定點，從而控制與保持生產(chǎn)過程中所需濕度。

　　該解決方案可以管理固形物中的差異、進氣相對濕度及其它可影響干燥效率的因素。減小水分差異可在不犧牲產(chǎn)品質(zhì)量的情況下改善平均含水量目標。這可以提升固形物的產(chǎn)出，提高干燥塔產(chǎn)量并降低每噸成品的能源用量。

　　具體而言，該系統(tǒng)利用質(zhì)量預測 – Soft Sensors 進行內(nèi)聯(lián)推斷式質(zhì)量測量，實現(xiàn)更頻繁的實時控制反饋。這個系統(tǒng)每隔15秒自動收集輸入數(shù)據(jù)，大大降低了水分含量差異，而無需要求操作員經(jīng)常性地手動檢查干燥流程。

　　每隔一小時利用紅外分光光度計對一份實體樣品進行一次分析，以確認模型是否適宜。分析結(jié)果會自動反饋到模型系統(tǒng)，在需要之時自動做出調(diào)整。

成果

　　“羅克韋爾自動化的 MPC 解決方案就如同優(yōu)秀的操作員，一周七天、一天 24 小時都有優(yōu)異表現(xiàn)?！盧ome 說道，“最終，我們獲得了始終如一的高品質(zhì)產(chǎn)品?！?/P>

　　在應用了模型預測控制解決方案之后，每臺干燥塔的水分差異水平平均降低了 52%，大大超過邁高集團預期的 35%。因此，該公司的四臺干燥塔平均每天多生產(chǎn)一噸奶粉產(chǎn)品。

　　“我們能夠在原來基礎(chǔ)上多生產(chǎn)幾噸奶粉，我們對羅克韋爾自動化解決方案的投資也就物有所值了。”Rome 說道，“我們的能源成本降低了，投入產(chǎn)出比也因此提高5%-10%?！?/P>

　　和其他奶粉生產(chǎn)商一樣，邁高集團正在轉(zhuǎn)向生產(chǎn)需要滿足上乘質(zhì)量標準的高價值特色產(chǎn)品，如蛋白粉。由于這類產(chǎn)品有著精確的技術(shù)規(guī)范，可以設(shè)定的操作參數(shù)范圍更加狹窄與嚴格。對于生產(chǎn)蛋白粉的干燥塔，邁高集團實施了早期參與控制，讓干燥機在啟動后數(shù)分鐘內(nèi)實現(xiàn)理想的熱效率。

　　可在基于瀏覽器的界面中實時可視化，呈現(xiàn)各種指標，助力操作員和管理層監(jiān)視生產(chǎn)、質(zhì)量和能源績效指標。這些儀表板可顯示和管理工廠當前及預測績效，實現(xiàn)并保持干燥塔解決方案投資在整個生命周期內(nèi)的業(yè)務(wù)價值。

　　科洛特鎮(zhèn)工廠是邁高集團旗下應用羅克韋爾自動化干燥塔解決方案的第二個工廠。邁高集團旗下的利昂加薩鎮(zhèn)工廠也在使用這個系統(tǒng)。有鑒于這兩個工廠取得的成功，該公司開始尋找其他機會，為旗下其他工廠的蒸發(fā)器、干燥塔與鍋爐解決方案尋求優(yōu)化方案。

（轉(zhuǎn)載）