某乳品制造公司生產(chǎn)線的自動化改造
| 為了在激烈的乳品市場競爭中占據(jù)領(lǐng)先地位，某乳品制造公司決定對其現(xiàn)有運行的設(shè)備進行擴建和改造。此自動化系統(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競爭中占據(jù)領(lǐng)先地位，某乳品制造公司決定對其現(xiàn)有運行的設(shè)備進行擴建和改造。此次自動化系統(tǒng)改造的工作包括：擴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，增加兩臺凈乳機（分離機），添加調(diào)配和存貯罐，以提高整個標(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，同時又不能影響生產(chǎn)的正常進行，實現(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)計經(jīng)驗及實際的工藝控制要求，控制系統(tǒng)采用美國羅克韋爾自動化公司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、設(shè)置、指示報警和調(diào)節(jié)控制功能均由系統(tǒng)完成。 系統(tǒng)采用羅克韋爾自動化的三級網(wǎng)絡(luò)，信息層采用以太網(wǎng)（EtherNet）實現(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)。 過程控制計算機組成 本系統(tǒng)由4套ControlLogix和2套PLC5、2個計算機操作站和1個工程師站和一臺服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)組成。主要完成鮮奶的收儲、運奶槽車的清洗（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)對網(wǎng)絡(luò)上任一臺PLC控制站上進行軟件編程、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，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控功能。由于兩個操作員站連接在EtherNet，可以實現(xiàn)分工控制并且在故障發(fā)生時，另一臺可代其操作。 服務(wù)器安裝RSSQL和MSSQL軟件，可采集各個操作站數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)按要求進行處理后，可以實現(xiàn)與上位機的快速大量的數(shù)據(jù)交換，以供下一步操作。 系統(tǒng)功能：整個系統(tǒng)功能實現(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)計采用順序控制技術(shù)，程序嚴(yán)格按工藝設(shè)計的步驟執(zhí)行，并實時檢測每個閥門和泵的狀態(tài)，如有故障發(fā)生，程序會產(chǎn)生報警信號，同時連鎖相關(guān)的閥門和泵動作，保證系統(tǒng)的安全運行。 1.收奶PLC 對五條收奶線運奶槽車鮮奶進行收入計量，每條收奶管線現(xiàn)場均有終端顯示操作器PanelView ，通過PanelView進行收奶每一步操作的設(shè)置，其中包括：槽車號、合同號等，通過DeviceNet網(wǎng)送到 PLC備檔，鮮奶經(jīng)過冷換器后，儲存在鮮奶罐中。 2.凈乳機PLC 根據(jù)不同的產(chǎn)品要求，對原奶進行凈乳、分離和滅菌控制，作為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的原料。凈乳機的工藝過程設(shè)置，主要由五個部分組成：啟動、預(yù)熱、循環(huán)、生產(chǎn)、CIP(cleaning in place)等組成。凈乳機PLC完成四臺凈乳機（分離機）的工藝控制，在這五種狀態(tài)下，包括進料和出料閥門的控制，排渣時間設(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)化車間進行不同原料的計量配置設(shè)定，選擇管線組合進行等量傳送。并按照工藝的要求配合CIP COLD（HOT）進行相關(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，這三個罐作為五條管線上的槽車清洗動力源泉。每條收奶管線現(xiàn)場均有PanelView，通過終端顯示操作器PanelView進行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條收奶線運奶槽車的清洗，罐自動補液控制及液位檢測告警。對閥和泵的狀態(tài)進行實時的故障檢測，并根據(jù)故障的類型，在CIP過程中采取對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，這四個罐作為五組組合管線的清洗動力源泉，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之間進行通訊來完成管線和罐的清洗，進行相關(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 1.ControlNet ControlNet網(wǎng)絡(luò)是新一代自動化控制網(wǎng)絡(luò)，滿足IEC61158 國際工業(yè)現(xiàn)場總線標(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)之間實現(xiàn)高速的，可冗余的通訊方式，它可以支持多達99個節(jié)點，******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、對等通訊等功能。Producer/Consumer 通訊模式可以使不同的處理器之間，進行信號交換，I/O數(shù)據(jù)可以同時被多個設(shè)備共享。擴展模塊及遠(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)場檢測元件，減少檢測、控制信號的衰減、干擾，同時節(jié)約電纜，便于維護。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、實時數(shù)據(jù)和文件集中管理，便于生產(chǎn)調(diào)度，可進一步實現(xiàn)一體化。 3 |
