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无线以太网和PLC帮助乳制品厂提高产量

www.cechina.cn2011.05.11阅读 4702

        Blue Bell乳制品厂于1907年在Texas的Brenham成立。但是,他们使用自动存储与检测系统(ASRS)的年限并不需要追溯到那么久远。这套系统正日显老迈,一些超过20年的部件开始出现故障,从而引起严重的生产延时。

Blue Bell乳制品厂采用的Siemens SCD1297人机界面带有一块12英寸彩色触摸屏。于是控制工程网版权所有,每条指令的输入时间从15秒降到了5秒钟以内www.cechina.cn,操作人员的培训时间从一周降低到了2、3天左右。

        Blue Bell的系统设计师Keith Jenkins决定对系统作一次升级。他采用了一台Siemens S7 PLC取代了三套ASRS上原先各有的五台PLC;还采用了一台带有Siemens Scalance W无线局域网接口的Siemens HMI。这样的配置为操作人员带去了方便,Jenkins估计公司的每台起重机每天能够多出一个半小时的工作时间,从而提升了ASRS的产量。
        Blue Bell仓库的温度常年保持在华氏-20度。如此严苛的环境对设备的可靠性提出了严格的要求。Jenkins在PLC编程方面有着25年的经验,他表示,Siemens PLC是“最容易编程、最方便调试和性能最稳定的”。Jenkins与Siemens的分销商AWC公司进行了合作。

Blue Bell乳制品厂采用Siemens Scalance无线系统取代原先的红外通信方式,控制起重机的运行。

Blue Bell乳制品厂采用了一台Siemens Simatic S7-300 PLC取代了原先安装在自动存储和检测系统上的五台PLC。

        PLC被用来驱动ASRS上的大型起重机。它们运行在铁轨上,将用托盘盛放的冰激凌在Blue Bell的仓库内移来移去。每三台起重机会配备五台PLC。其中两台“中枢”PLC负责与后台的仓库管理系统(一个记录了仓库中冰激凌存储情况的数据库)以及其他PLC之间的通信。另外三台PLC控制起重机的垂直和水平方向运动以及托盘的摆放和拾取。
        这些PLC已经工作了18到20年,有些还运行着基于DOS的程序。由于起重机和仓库管理系统服务器之间采用了红外方式通信,从而为部件的更换带来了困难。Jenkins说:“某一天,如果有不止一台的设备发生故障,那么当天剩余的时间内,我们将会失去一套ASRS,生产能力随之降低三分之一。”Premier Automation(Premier目前已经被Tegron收购)的高级工程师,同时也是该项目的系统集成工程师Adam Bailey说,每台起重机都配备了一个界面模块www.cechina.cn,看上去像1982年的售货终端。6至8英寸的CRT显示屏阅读起来比较困难,操作人员还需要学习一套复杂的键盘指令才能够对ASRS的各个模块进行操作:按F1执行一种动作,control+F1执行另一种,shift+F1是第三种,如此类推。操作时还必须输入精确的指导信息,提供仓库的尺寸和范围。起重机运行在500英尺长的轨道上,托盘的长度和宽度分别可以容纳7个和4个冰激凌——托盘总数超过了7000个。
        Jenkins说:“新来的操作人员需要经过两到三周时间的培训。”

位于Texas的Blue Bell乳制品厂对自动化系统和工业通信系统作了升级,从而覆盖了冰激凌的包装、存储、运输等各个流程。

        Blue Bell每隔3到4个月就会遭遇一次严重的ASRS故障。Jenkins说:“我们遇到过电源保险丝烧断,PLC或其他设备部件损坏的情况。修复这些故障需要30至45分钟时间,有时候需要一小时。具体时间根据故障类型而定。”
        AWC聘请了Premier Automation和Bailey协助设计解决方案。
        Bailey说:“Blue Bell需要的是一套集成解决方案,所有设备都要由同一家制造商提供。”
        Premier的建议包括了采用一台Siemens Simatic S7-300 PLC替换所有现有的PLC,并采用一台搭载了12寸彩色触摸屏的Siemens SCD1297 HMI。配置过程中还需要用到Siemens Scalance无线以太网以及Simatic ET 200M远程I/O取代现有的红外通信系统。Jenkins说,这套解决方案的报价只是竞争对手的一半。

Blue Bell的冰激凌托盘,长度和宽度分别可以容纳7个和4个冰激凌。

        安装、集成
        安装方面,Jenkins、Bailey和他的同事们必须快马加鞭;Blue Bell的仓库每天把工作时间延长到了18个小时,挤出了周五晚上到周日下午的时间。
        Adams说:“那两天,我们的工作时间在20小时左右。”当第一套系统在2007年二月份进行了安装和测试之后,Blue Bell和Premier花了一个月时间对其进行了测试和改进。安装团队依照同样的步骤分别在三月和四月对另两套起重机系统作了升级。
        Premier将Siemens PLC和现有的Blue Bell仓库管理系统进行了整合。这套系统是Blue Bell多年工作经验的累积,是对仓库操作流程的优化,其中明确了每个托盘的最佳摆放位置。
        Bailey说:“数据库里保存了大量的经验知识,这些信息必须被保留下来。”
        仓库管理系统运行在一台基于Microsoft Windows操作系统的服务器上。该服务器被放置在仓库办公室内。采用了Siemens WLAN设备后CONTROL ENGINEERING China版权所有,与服务器之间建立以太网连接变得简单了。Bailey使用了一套第三方驱动实现了PLC与Microsoft Windows服务器之间的通信。Siemens S7编程语言能够方便地对仓库地图(文本格式的文件)进行转换CONTROL ENGINEERING China版权所有,使得PLC能够解读地图信息。AWC还对那些为仓库内起重机进行定位的编码器作了升级。

在Blue Bell乳制品厂,起重机运行在500英尺的轨道上,需要搬运的托盘超过7000个。

        触摸屏HMI
        ASRS操作人员发现HMI触摸屏使用起来非常简单。Jenkins说:“你只要轻轻触碰一个按钮,起重机就会按照设定运行了。而且操作人员还可以轻易在不同的页面之间跳转,从而了解下一个步骤。”
        操作经过简化后能够节省起重机的运行时间,将每条命令的输入时间从15秒降低到5秒以内。这将为每台起重机挤出90分钟的时间。如果以每台18.5小时的运行时间来衡量,那么总共可以节省4.5小时。Jenkins说,操作被简化之后,对操作人员的培训时间可以缩短2至3周。

PLC和无线通信技术协助操作人员操纵三台装载着冰激凌托盘的起重机在Blue Bell的仓库中移动。

有了Siemens Scalance Industrial Ethernet无线局域网以及Simatic ET 200M远程I/O模块,Blue Bell乳制品厂内的通信变得轻松了。

        Jenkins说:“在运行时间和可靠性方面,我们也能够获益良多。此外,我们投放在备用件方面的资金也能够被缩减,因为我们不再需要亲自寻找适合的备用件了。”
        新设备的维护变得更容易了。2009年8月,也就是在升级过了一年之后,Jenkins对ASRS所使用的垂直和水平坐标器作了更换。他说:“我们花了大约一个小时的时间就大功告成了。”Bailey说:“在我看来,可维护性的提高是这次升级带来的最大利益。设备的可靠性毫无疑问是相当出色的,因为我不再接到任何相关的电话了。”

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