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圖1 集裝袋灌裝工位也采用了西門子公司的Siwarex FTA電子稱量設(shè)備。

        在過(guò)去的一年里，曼海姆市的Unilever公司通過(guò)堅(jiān)持不懈的自動(dòng)化技術(shù)改進(jìn)使他們的肥皂生產(chǎn)達(dá)到了全新的技術(shù)水平。自動(dòng)化技術(shù)的改進(jìn)大大提高了設(shè)備可用性；使流程生產(chǎn)與外部設(shè)備真正意義上成為統(tǒng)一的控制系統(tǒng)；稱量系統(tǒng)直接納入設(shè)備的控制系統(tǒng)使得易于出現(xiàn)故障的連接接口退出了歷史舞臺(tái)，并給流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行操作帶來(lái)了很多的便利。最值得稱贊的是移動(dòng)的定量投料設(shè)備通過(guò)無(wú)線技術(shù)傳送數(shù)據(jù)，從而可以對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化。
       自1899年以來(lái)，曼海姆市就是一個(gè)重要的肥皂生產(chǎn)基地。如今，僅Unilever公司一家企業(yè)每年就能生產(chǎn)接近60萬(wàn)t  Dove品牌的產(chǎn)品和不同中間產(chǎn)品。該公司在世界各地有3個(gè)生產(chǎn)廠，是一家全球性的合成肥皂專業(yè)生產(chǎn)集團(tuán)公司。Unilever德國(guó)公司的生產(chǎn)負(fù)責(zé)人Wolfgang  Tuszewski先生說(shuō)道：“各種合成肥皂生產(chǎn)中的工藝在于肥皂原材料的配料。因此，在這一關(guān)鍵工序上需要高技術(shù)的設(shè)備和高素質(zhì)的專業(yè)人員。”但他不愿過(guò)多透露肥皂生產(chǎn)的秘密。
   

與西門子“攜手”
      目前，在曼海姆的生產(chǎn)廠中運(yùn)行著三條肥皂生產(chǎn)線。其中最新的一條生產(chǎn)線投產(chǎn)于2003年。我們提出的第一個(gè)有關(guān)自動(dòng)化技術(shù)的基本問(wèn)題是：應(yīng)該使用什么樣的控制系統(tǒng)？得到的回答是：標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，不能是相互交叉的混合系統(tǒng)。Tuszewski先生說(shuō)道：“在現(xiàn)有的肥皂生產(chǎn)設(shè)備中仍然使用老式的控制系統(tǒng)將是不可行的。我們對(duì)三種基于視窗操作系統(tǒng)的設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比、詳細(xì)的分析比較，最終決定采用西門子公司的Simatic PCS7，包括Simatic Batch，以保障我們的生產(chǎn)流程的自動(dòng)化。”Unilever公司的系統(tǒng)管理員Frank Rolli先生補(bǔ)充說(shuō)道：“我們需要的是一個(gè)綜合的整體系統(tǒng)，不使用接口技術(shù)，以避免接口技術(shù)帶來(lái)的潛在故障風(fēng)險(xiǎn)。因此對(duì)我們來(lái)講，分散式配置的外設(shè)和Simatic  ET200M以及集成在內(nèi)的稱量技術(shù)、Siwarex FTA是非常重要的。”
   

提高了生產(chǎn)設(shè)備的可用性
      PCS7控制系統(tǒng)為Unilever公司使用西門子Siwarex稱量系統(tǒng)鋪平了道路。Tuszewski先生強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“我們省略了容易發(fā)生故障的、利用串行口連接的耦合電路，提高了生產(chǎn)設(shè)備可靠性。”過(guò)去，控制系統(tǒng)的“接口”問(wèn)題層出不窮（出現(xiàn)故障診斷的錯(cuò)誤、工作記錄中的錯(cuò)誤），通過(guò)直接納入到設(shè)備的主控系統(tǒng)中，生產(chǎn)操作者可以隨時(shí)準(zhǔn)確地了解稱量系統(tǒng)的工作狀態(tài)。另外，不僅省略了外部的計(jì)量值檢測(cè)判別裝置，而且還省略了現(xiàn)場(chǎng)的讀數(shù)顯示裝置。Rolli先生解釋說(shuō)道：“電子模塊的操作和使用更加簡(jiǎn)單，采購(gòu)和維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用更加低廉，更加節(jié)約時(shí)間，且安全可靠性更高。兩年來(lái)，我們沒(méi)有遇到任何故障。”
 

 

   圖2 Siwarex FTA稱量模塊提供了多方面的稱量功能，能夠方便的集成到Simatic S 7和Simatic PCS 7系統(tǒng)之中。

      兩條已使用了16年的生產(chǎn)線的技術(shù)改造持續(xù)了兩年時(shí)間。安裝工人共鋪設(shè)了25km長(zhǎng)的電纜，重新連接了2500個(gè)輸入輸出端子。3.5km長(zhǎng)的玻璃纖維穿過(guò)了這兩條生產(chǎn)線，為Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)建造了5個(gè)Fiberopti—環(huán)路；改造了120個(gè)電氣控制柜，完全更新了10個(gè)控制柜。在這一控制系統(tǒng)的技術(shù)改造過(guò)程中，拆除了現(xiàn)有的30個(gè)稱量裝置，采用了新型的Siwarex FTA稱量裝置。Unilever公司對(duì)其整體統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化稱量系統(tǒng)給予了極高的評(píng)價(jià)。Tuszewski先生說(shuō)：“這些稱量模塊工作非常可靠，服務(wù)也很好，自生產(chǎn)使用之時(shí)起，有十年的配件供應(yīng)保證期。如果我遇到了麻煩，會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)得到幫助，這不是每一個(gè)供應(yīng)商都能做到的，而這也恰恰是關(guān)鍵所在。”今天，在曼海姆的三條肥皂生產(chǎn)線中共有46個(gè)Siwarex稱量系統(tǒng)，11個(gè)Siwarex M和35個(gè)最新的Siwarex FTA模塊。Rolli先生自豪的說(shuō)：“它們的功能更強(qiáng)，價(jià)格更加低廉。”
    雙管齊下 互不干擾
      在生產(chǎn)線的日常工作過(guò)程中，修改控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是家常便飯。此時(shí)，精心選擇的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅只是在安全性能方面有著積極的作用和意義，Tuszewski先生解釋說(shuō)道：“與銅質(zhì)導(dǎo)線的Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)相比，F(xiàn)iberoptic電纜其環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加安全可靠。當(dāng)某處的一根導(dǎo)線斷開(kāi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線中的儀器設(shè)備能夠繼續(xù)工作，因?yàn)樗鼈兪请p向連接的。”而銅質(zhì)電纜，當(dāng)一根電纜斷開(kāi)時(shí)，所有的現(xiàn)場(chǎng)總線儀器設(shè)備都無(wú)法工作（嚴(yán)重的時(shí)候，整個(gè)生產(chǎn)線都要停止工作）。“若此時(shí)肥皂的膏狀原材料在反應(yīng)釜中涼了下來(lái)，凝固了下來(lái)，只有一個(gè)辦法可以解決問(wèn)題——像采煤工人一樣一點(diǎn)點(diǎn)的挖出來(lái)。在意外故障出現(xiàn)后，我們的損失將非常慘重。因此，對(duì)我們來(lái)說(shuō)高可靠性是非常重要的。”
    Tuszewski先生說(shuō)道。
    環(huán)形結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)也允許整個(gè)系統(tǒng)在工作的時(shí)候分開(kāi)，接入新的外設(shè)。按照這種方法，企業(yè)不久前就增加了氧化鋅稱量裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱量（原來(lái)生產(chǎn)肥皂時(shí)所需的這種白色粉末需要人工稱量，每桶10kg）。
    靈活、可靠、移動(dòng)
      在Unilever公司肥皂生產(chǎn)線中另一個(gè)創(chuàng)新成果是兩個(gè)移動(dòng)式稱量裝置。原先人們要用所謂的Plastic Beads裝置為肥皂調(diào)配不同的顏料，使肥皂有豐富的色彩。這些顏料是用油進(jìn)行混合的，用簡(jiǎn)單的液體定量稱量方法進(jìn)行控制。當(dāng)曼海姆的人們從保護(hù)環(huán)境的角度開(kāi)始對(duì)肥皂生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，負(fù)責(zé)自動(dòng)化的技術(shù)人員也想出了新的辦法解決顏料定量稱重的問(wèn)題，其關(guān)鍵是要解決好顏料見(jiàn)油后“去皮效應(yīng)”的難題。Tuszewski先生回憶當(dāng)時(shí)的情況時(shí)說(shuō)：“我們美國(guó)生產(chǎn)廠使用的溶液在德國(guó)生產(chǎn)廠中沒(méi)法使用，因?yàn)槲覀兊幕旌掀鞑皇侵饌€(gè)排在一起的，也沒(méi)有統(tǒng)一的高度。另外，我們的車間是在兩層樓上進(jìn)行生產(chǎn)的，要增加就是雙份的。這對(duì)我們來(lái)講造價(jià)就太高了。”最理想的解決辦法是：兩個(gè)移動(dòng)式的、能夠由電梯上下搬運(yùn)的定量裝置。這兩個(gè)移動(dòng)式定量裝置的設(shè)計(jì)也有獨(dú)特之處：在搬運(yùn)時(shí)它不帶有電源電纜和壓縮空氣管道。在這兩臺(tái)定量裝置上只有電源插座和連接壓縮空氣的快速插座。其數(shù)據(jù)傳送采用的是無(wú)線傳送技術(shù)，依靠工業(yè)Wireless LAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。由西門子公司提供的一套R(shí)FID射頻識(shí)別系統(tǒng)保證了操作者始終知道稱量裝置中的顏料是什么顏色。Tuszewski先生說(shuō)：“移動(dòng)式稱量裝置允許我們靈活的稱量顏料，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。”
                    

                  圖3 簡(jiǎn)單方便的集成到Simatic PCS7流程控制系統(tǒng)中的稱量模塊。

      其稱量精度為每100g誤差±1~2g。準(zhǔn)確的定量控制精度也直接幫助肥皂生產(chǎn)廠降低了原材料的消耗。Unilever公司的系統(tǒng)管理員Frank Rolli先生補(bǔ)充說(shuō)道：“節(jié)約原材料對(duì)我們來(lái)講是十分重要的。如果定量控制不精確將浪費(fèi)資金，此外還會(huì)使顏色發(fā)生變化，增加了調(diào)色的成本。準(zhǔn)確的定量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵所在。”
    創(chuàng)記錄的自動(dòng)化
      在開(kāi)始對(duì)現(xiàn)有肥皂生產(chǎn)線的技術(shù)改造之前，最大的挑戰(zhàn)就是要在短時(shí)間內(nèi)完成改造?？刂葡到y(tǒng)技術(shù)改造的時(shí)間只有6周，6周后要求生產(chǎn)線必須重新運(yùn)行，并要求以更高的效率運(yùn)行。西門子的Simatic PCS7和新的、集成式的Siwarex稱量技術(shù)大大的減輕了Unilever公司工程技術(shù)人員改造流程設(shè)備控制系統(tǒng)的工作量，而改造所耗時(shí)間竟少于6周。Tuszewski先生說(shuō)：“我們比預(yù)定的時(shí)間提前完成了任務(wù)，并且保證了預(yù)計(jì)的成本費(fèi)用。新型控制系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)奏也比改造前快了許多。設(shè)備更高的自動(dòng)化程度提高了生產(chǎn)過(guò)程的可靠性，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。”德國(guó)的肥皂生產(chǎn)廠對(duì)他們的技術(shù)改造非常滿意，這也使得他們?cè)诿绹?guó)、在丹麥的同事對(duì)這種技改方案動(dòng)心了。