某乳品制造公司生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造
| 為了在激烈的乳品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，某乳品制造公司決定對(duì)其現(xiàn)有運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)建和改造。此自動(dòng)化系統(tǒng)改造的成功使它成為亞洲乃至世界上的現(xiàn)代化乳品企業(yè)。 為了在激烈的乳品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，某乳品制造公司決定對(duì)其現(xiàn)有運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)建和改造。此次自動(dòng)化系統(tǒng)改造的工作包括：擴(kuò)建兩條原奶收奶生產(chǎn)線系統(tǒng)，改造和增加標(biāo)準(zhǔn)化車間的輸奶工藝管線，增加兩臺(tái)凈乳機(jī)（分離機(jī)），添加調(diào)配和存貯罐，以提高整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)車間的能力，相應(yīng)增加CIP清洗的線路。 此次改造的基本指導(dǎo)思想：既要采用目前較為流行的自動(dòng)化控制技術(shù)，又要充分利用現(xiàn)在使用的PLC-5可編程序控制器，同時(shí)又不能影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)無擾切換。 根據(jù)國內(nèi)、外同類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際的工藝控制要求，控制系統(tǒng)采用美國羅克韋爾自動(dòng)化公司ControlLogix5550 DCS系統(tǒng)。包括槽車收奶—凈乳和分離—成品奶傳送配制—服務(wù)系統(tǒng)（制冷和CIP）工藝參數(shù)的檢測(cè)、設(shè)置、指示報(bào)警和調(diào)節(jié)控制功能均由系統(tǒng)完成。 系統(tǒng)采用羅克韋爾自動(dòng)化的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，信息層采用以太網(wǎng)（EtherNet）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換；中間為控制層（ControlNet、DH+）負(fù)責(zé)系統(tǒng)通訊；底層是設(shè)備層，網(wǎng)絡(luò)連接就地設(shè)備，如閥箱、變頻器等。為提高生產(chǎn)效率，工藝過程優(yōu)化，降低成本，分析各種操作，安全生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。 過程控制計(jì)算機(jī)組成 本系統(tǒng)由4套ControlLogix和2套PLC5、2個(gè)計(jì)算機(jī)操作站和1個(gè)工程師站和一臺(tái)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)組成。主要完成鮮奶的收儲(chǔ)、運(yùn)奶槽車的清洗（CIP TANKER）、凈乳和分離及各種奶產(chǎn)品在濕區(qū)原料罐的配比等控制，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管線和中轉(zhuǎn)存貯罐（CIP HOT ，CIP COLD）的清洗，為干區(qū)的奶粉生產(chǎn)作準(zhǔn)備。 工程師站可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上任一臺(tái)PLC控制站上進(jìn)行軟件編程、組態(tài)、下載和在線調(diào)試。 操作員站通過EtherNet網(wǎng)絡(luò)與PLC系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)控功能。由于兩個(gè)操作員站連接在EtherNet，可以實(shí)現(xiàn)分工控制并且在故障發(fā)生時(shí)，另一臺(tái)可代其操作。 服務(wù)器安裝RSSQL和MSSQL軟件，可采集各個(gè)操作站數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行處理后，可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的快速大量的數(shù)據(jù)交換，以供下一步操作。 系統(tǒng)功能：整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)乳品廠濕區(qū)從收奶開始，直到奶粉原料配比結(jié)束的工藝流程控制。其中包括：收奶、凈乳、標(biāo)準(zhǔn)化和CIP清洗。程序設(shè)計(jì)采用順序控制技術(shù)，程序嚴(yán)格按工藝設(shè)計(jì)的步驟執(zhí)行，并實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)閥門和泵的狀態(tài)，如有故障發(fā)生，程序會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，同時(shí)連鎖相關(guān)的閥門和泵動(dòng)作，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 1.收奶PLC 對(duì)五條收奶線運(yùn)奶槽車鮮奶進(jìn)行收入計(jì)量，每條收奶管線現(xiàn)場(chǎng)均有終端顯示操作器PanelView ，通過PanelView進(jìn)行收奶每一步操作的設(shè)置，其中包括：槽車號(hào)、合同號(hào)等，通過DeviceNet網(wǎng)送到 PLC備檔，鮮奶經(jīng)過冷換器后，儲(chǔ)存在鮮奶罐中。 2.凈乳機(jī)PLC 根據(jù)不同的產(chǎn)品要求，對(duì)原奶進(jìn)行凈乳、分離和滅菌控制，作為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的原料。凈乳機(jī)的工藝過程設(shè)置，主要由五個(gè)部分組成：?jiǎn)?dòng)、預(yù)熱、循環(huán)、生產(chǎn)、CIP(cleaning in place)等組成。凈乳機(jī)PLC完成四臺(tái)凈乳機(jī)（分離機(jī)）的工藝控制，在這五種狀態(tài)下，包括進(jìn)料和出料閥門的控制，排渣時(shí)間設(shè)置和控制輸出及平衡罐的調(diào)節(jié)控制。 3.標(biāo)準(zhǔn)化PLC 根據(jù)奶粉產(chǎn)品配方要求，在標(biāo)準(zhǔn)化車間進(jìn)行不同原料的計(jì)量配置設(shè)定，選擇管線組合進(jìn)行等量傳送。并按照工藝的要求配合CIP COLD（HOT）進(jìn)行相關(guān)管道閥門和泵的開啟，完成管線清洗。 (源自：) 4.CIP TANKER PLC 完成對(duì)送奶槽車的清洗，工藝包括清洗藥液堿罐、清水罐、循環(huán)水罐及相應(yīng)管線上閥門和電機(jī)，這三個(gè)罐作為五條管線上的槽車清洗動(dòng)力源泉。每條收奶管線現(xiàn)場(chǎng)均有PanelView，通過終端顯示操作器PanelView進(jìn)行CIP TANKER每一步操作的設(shè)置，通過DeviceNet送到 PLC，完成每一步清洗操作相關(guān)閥和泵的控制。主要控制5條收奶線運(yùn)奶槽車的清洗，罐自動(dòng)補(bǔ)液控制及液位檢測(cè)告警。對(duì)閥和泵的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的故障檢測(cè)，并根據(jù)故障的類型，在CIP過程中采取對(duì)閥和泵不同的控制操作。 5.CIP COLD (HOT) STATION 鮮奶、脫脂奶罐和管線用CIP COLD進(jìn)行清洗；奶油罐和管線的清洗需要更高溫度的水和清洗劑,采用CIP HOT，工藝情況與CIP TANKER PLC基本相同，清洗藥液酸罐、堿罐、清水罐、循環(huán)水罐，這四個(gè)罐作為五組組合管線的清洗動(dòng)力源泉，但需要清洗的管線數(shù)比較多。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化傳輸和收奶管線的不同，每組又由多條管線不同組合而成，由CIP COLD (HOT) STATION與收奶PLC、標(biāo)準(zhǔn)化PLC之間進(jìn)行通訊來完成管線和罐的清洗，進(jìn)行相關(guān)管道閥門和泵的開關(guān)，PLC采用PLC5-/40、PLC5-/60。 控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 1.ControlNet ControlNet網(wǎng)絡(luò)是新一代自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，滿足IEC61158 國際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一種在PLC之間，PLC與MMI操作站及I/O子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)高速的，可冗余的通訊方式，它可以支持多達(dá)99個(gè)節(jié)點(diǎn)，******網(wǎng)絡(luò)距離20KM，它可以連接總線型、樹型、星型及混合型等不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過ControlNet可以在單一網(wǎng)絡(luò)上完成關(guān)鍵性數(shù)據(jù)傳輸、I/O更新、處理器互鎖、對(duì)等通訊等功能。Producer/Consumer 通訊模式可以使不同的處理器之間，進(jìn)行信號(hào)交換，I/O數(shù)據(jù)可以同時(shí)被多個(gè)設(shè)備共享。擴(kuò)展模塊及遠(yuǎn)程I/O模塊可直接掛在ControlNet上，使控制模塊最可能接近現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件，減少檢測(cè)、控制信號(hào)的衰減、干擾，同時(shí)節(jié)約電纜，便于維護(hù)。PLC通過ControlNet連接主控設(shè)備 ControlLogix、PLC5等。 2.EtherNet EtherNet網(wǎng)絡(luò)是在操作站與服務(wù)器之間通過TCP/IP組成的Windows NT網(wǎng)絡(luò)，具有數(shù)據(jù)、文件共享的能力，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口（ODBC）使各操作站的歷史、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和文件集中管理，便于生產(chǎn)調(diào)度，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一體化。 3 |
