统一平台铸就“统一口味”

基于罗克韦尔自动化PlantPAx 系统的统一平台助力啤酒企业全厂集成标准化,确保产品达到全球统一的口味和质量。

啤酒是人类最古老的酒精饮料之一,是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。

以同样的原料生产出两杯看似相同的啤酒,却可以因工艺的细微调整在口感和口味上千差万别,啤酒的独特魅力也来源于此。因为啤酒正是用其独特的口感和口味吸引并留住消费者,也是啤酒生产商的核心竞争力。但事物总有两面,“口味”这一区分不同啤酒的“标签”也恰恰也为全球化扩张的啤酒生产企业提出了一个挑战,如何保证在遍布全球的不同工厂中生产出的啤酒具有统一、稳定的口感和口味?

啤酒行业的某领军企业,一直坚持以一致的原料标准和酿造工艺,确保产品达到全球统一的口味和质量。该企业生产的啤酒只采用质量最佳的纯天然原料,以严谨的工艺控制,通过自然发酵,低温储藏而成。其将酿造视为传统工艺和现代技术的有机结合,这种对质量的严格要求和精益求精使其稳坐全球市场头把交椅,全球每销售三罐啤酒中就有一罐属于这家公司。作为全球第一的啤酒消费市场,中国在该企业的全球战略中具有非常重要的地位。为了进一

步拓展中国市场,该企业在2014年又投资兴建三个新的百万吨级啤酒厂。新厂的质量控制要求保证啤酒口味的全球统一。

挑战

啤酒的工艺分为粉碎、糊化、过滤、煮沸、沉淀、冷却、发酵、成熟、二次过滤、包装等十几个阶段,涉及到全厂的过程控制(发酵)和离散控制(包装)(图一)。在生产过程中,由于涉及到生物化学反应,对温度、浓度、时间等都有一定范围的要求,每一个生产环节略有点“小失控”,每一台生产设备略有点“小脾气”,都有可能影响啤酒的口感。

主发酵过程中的温度、浓度、发酵时间,增一分、减一分都会影响啤酒的口味。在这种情况下,要做到“每一个工厂生产出来的每一瓶酒都具有统一的口味”,就必须要对生产过程每一台设备、每一道工序的精准而系统的控制,有一个成熟稳定功能齐全的自动化平台,且操作和维护都尽可能简单而统一,其中对标准化的支持程度是很重要的一个考量。

三个新建的工厂,要和该企业全球其他工厂保持“同一口味”,且工厂产能会随着市场需求的增加而扩张,这就要求应用系统需要在5-10年之内能够平稳扩展,采用的技术在10-20年内保持先进性。

鉴于此,该企业对其生产线自动化方案的供应商有着非常严格的要求。

经过比较,基于罗克韦尔自动化PlantPAx架构的RA-Brew方案最终成功成为三个新工厂的基础控制系统。

基于PlantPAx的RA-BREW方案有三个特点:

• 单一的以太网架构,OEM设备集成(接口标准化);

• 项目实施和模板标准化,具有较强的复制性;

• 全套方案可扩展性强,能够方便地在现有模块上拓展升级,如PEMS能源管理、全厂数据采集和设备的效率分析等。

解决方案

三个新工厂的主控系统采用多套冗余L74控制器,分别对应Brew house、Fermentation、Filtration,上位设冗余HMI服务器PASS、12个客户端、Historian服务器、SQL服务器和PEMS(能源管理)服务器(图二)。

这三个工厂采用PlantPAx的架构,在控制器层次采用了PlantPAx的AOI库包括模拟量、数字量输入、泵阀的输出到回路控制,在上位机层次采用PlantPAx的面板库,实现动态显示、报警、事件和趋势管理标准化界面(图三)。

逻辑、图形对象的标准化显示,保证了操作人员接受信息及操作的一致性,简化了培训,实现了从设备到人员的标准化运转。

除了PlantPAx对上下位的标准化支持能力得到认可之外,罗克韦尔自动化工程部的标准化实施也达到了该企业对标准化实施的严格要求。

罗克韦尔自动化承诺并做到了:所有代码都可以和工艺、参数、过程一一对应。并且尽可能用自动化工具生成代码,所有ControlModule使用Excel内嵌工具生成(图四,图五):PlantPAx架构中的Historian提供了统一的数据分析和存储的平台,并且把SQLSERVER作为数据源之一集成入SCADA软件包中。

PlantPAx的标准化能力在设备集成上进一步体现,罗克韦尔自动化为该企业提供了设备级别的标准化集成方案,基于不同集成方式,提供了总线型、星形多种网络拓扑,采用Stratix8000交换机作为信息和控制网络主干网,6000和2000系列交换机用于设备和产线,保证了任何规模的流水线和设备能够一网接入,无需复杂组态和规划,这是SKIDINTEGRATION方案的实际应用。

效果

凭借开放的网络,PlantPAx系统可以很好的兼容其他公司的自动化产品。控制层网络采用EtherNet/IP以太网技术,该网络扩展性极强,可共享I/O,网络组态非常方便 (图六) 。

PlantPAx系统具有非常强大的扩展性,可以轻松满足未来的产能升级需求。其自定义功能块使用方便,可以在一个机架上运用多个处理器、通信模块和输入输出模块。

采用PlantPAx标准模板和OEM标准设备集成,使得设备的维护和运行管理都很方便,做到了生产过程的标准化,产品的稳定性得到保证;另外,方案中的配方功能和记录跟踪使得工艺管理进一步完善;而模块化功能扩展设计简化了备件和培训设计,降低了工厂运营中的维修成本和运行成本,对保持高效率、高质量非常有利。

经过一年多的施工建设,该企业一个新厂正式投料生产。此次投料速度创造了企业新的第一,过去最快为7个半小时,现在只用了6小时24分钟就完成了投料、糖化,进入发酵罐全过程,节约了一个多小时。据悉,该企业另外二个项目也即将建成投产,三家工厂的高效运营将进一步辐射东部、西南甚至缅甸等地区,全面扩大企业在华市场份额。

吴斌,罗克韦尔自动化系统解决方案经理

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