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Opto22SNAPPAC系统改善啤酒厂的生产工艺_0

2019-05-25 11:47栏目:电商
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  New Belgium酿造公司坐落于科罗拉多州的科林斯堡,由Jeff Lebesch创立,早年他在自家的地下室酿造了公司的第一批啤酒Fat Tire Amber Ale。(Fat Tire之名来自于他的一次自行车穿越比利时之旅)如今,New Belgium衍生了无数耳熟能详的品牌,包括Sunshine Wheat、Mothership Wit、Mighty Arrow Ale等。公司产品主要在密西西比西部销售,且异常火爆,在过去的几年中已实现了2位数的增长。

  面对大量的酿造工艺,New Belgium的50英亩厂区装配有基于Opto 22的控制系统。Opto 22硬件能应对所有的酿造过程的设备控制,还包括水处理系统及所有其他建筑和设备管理系统。Opto 22监测、控制超过10,000个独立数字和模拟I/O点。New Belgium还致力于可持续发展,Opto在该厂引以为豪的最新技术余热发电系统中发挥了重要作用。

酿造

  New Belgium的设备主要建立了8个控制区域。其中7个区域包括复杂的酿造工艺,由Opto 22可编程自动化控制器(PAC)进行控制。因为麦粒需干燥、烘焙,故其中酿造、过滤和麦粒发芽等过程中的烤箱温度,同时酿造过程中用于粉碎麦芽、粮食分离及原料压碎的各种机器均由PAC来进行控制。
  PAC也监测、控制调制前和酿造中发酵时的水温及即将活化的酶的温度。
  发酵前基本上就是等待,这段时间用于谷物里的淀粉转化为糖,从而为发酵做准备, New Belgium的首席电气及自动化总工程师Igor Valuyev说道。
  Opto硬件专业的解决所有酿造相关的过程控制,例如沸腾、混合、温度及压力调节,和高度复杂的串级PID控制回路,一个PID回路计算的输出作为一个工艺参数用于下一个PID回路计算的输入,这是New Belgium的自动化队伍建立的控制策略。啤酒厂拥有一个相当高规格的自动化队伍,他们一直使用自己的专业技能并不断扩大Opto 22控制系统的功能,努力把公司打造成一个独一无二的酿酒厂。
  自动化队伍仔细监测和控制加入啤酒花时的沸腾温度。沸腾是一个关键工艺,所以必须在严格的参数控制下进行,沸腾不仅结束酶促过程,同时还对酿造起到杀菌作用。
  我们有许多种不同的麦芽配方, Valuyev说道。为了保证每种配方的成功率,Opto系统必须执行严格的操作标准。捣碎机、混合机、研磨系统、冷却系统、过滤系统及其他设备必须协作运行。
  Opto 22硬件控制并不断监控这些机器以保证所有过程运行无误,生产工人运用Valuyev在Opto 22软件环境下创建的人机界面(HMI)来管理过程。

Opto 22 SNAP PAC软件和硬件

发酵

  在酿造和窖藏过程中(8个控制区域外的2项),啤酒被转移到一个特殊的容器中,并添加酵母,随后发生发酵反应使麦芽中的糖分转变成酒精。Valuyev设计了他的SNAP PAC系统用来管理New Belgium不同品种啤酒的发酵系统。比如浓啤酒比一般啤酒的发酵温度高,因此需要精确的控制来避免浪费时间并保证酿造发生在指定的温度曲线下。安装在New Belgium的Opto 22 SNAP PAC处理器能执行多达96个PID回路,大大满足了公司的需求。另外,由于SNAP PAC系统的分布式架构,这些控制回路运行在I/O单元上而不是主控制器或PLC,在某些情况下,I/O单元与控制器失去通讯(或者控制器无故中断),而PID回路会继续运行,因此保证了发酵过程的正常控制。
  部分酵母区的控制采用New Belgium的就地清理(CIP)系统。CIP系统为啤酒厂提供了一个无需拆解就能清理大量管道、容器及设备的途径。New Belgium的系统完全由Opto控制器连接模拟和数字量I/O点来实现自动化,如启动蒸汽,开启必要的阀门、换热器、注射器及冲洗、消毒设备时的喷雾嘴。

无线功能

  New Belgium公司自动化架构的一个主要特点是整个厂区拥有无线以太网。Valuyev和他的小组最大程度地扩展了无线功能的遍及范围。
  我们的操作员无处不在午饭时间、休息室或者户外,但他们仍可以通过电脑实时地看到酿造过程中所发生的一切,他说道。

包装

  New Belgium公司唯一的非Opto 22自动化管理的核心处理是包装和装瓶。这2项过程由基于Allen-Bradley Logix系统的PLC控制。尽管这样,Valuyev仍对两者系统平台的合并使用怀着很高的期望,因为SNAP PAC硬件最近新增了EtherNet/IP通讯协议,该协议由Rockwell Automation(Allen-Bradley的母公司)开发,运用于旗下Logix及其他基于以太网的自动化系统。这样就给了Valuyev选择可将Allen-Bradley系统与SNAP I/O及控制器合并,拥有2种通讯并进行数据共享。

水处理与可持续发展

New Belgium是世界上最早使用风能的啤酒厂之一

  New Belgium不单纯着力于生产和销售世界级品质的啤酒,作为美国第三大酿造商,它更以一个积极参与、推行环保倡议的有责任感的企业模范形象而骄傲。New Belgium是世界上最早使用风能酿造,并保留这一承诺10年以上的企业之一。公司加入了1%为了地球(一个全球性的组织,其会员通过捐赠、基金募集、捐献年收入的1%为环境做贡献)。为了推广绿色能源交通,New Belgium的每个员工在1年工作期后能得到一辆免费的越野自行车。

New Belgium的许多员工骑自行车上下班

  New Belgium致力于可持续发展的最好例子可能是其在水和废水的管理上。在2002年,公司完成了水处理设施的安装。New Belgium的废水被转移至水厂,经过一系列的大池并投以吸食水中有机垃圾的细菌。这种细菌净化的副产品即是沼气,并将它们收集在一个大薄膜,像气球一样的沼气袋中。这些沼气随后通过管道输送回New Belgium的设备中,作为热和动力(CHP)燃料,既能发电又可发热。10~15%的酿酒能源来自沼气这种2次能源,这样能降低城市能耗。
  酿造处理中,SNAP PAC系统监测并控制好氧和厌氧水处理,包括PH调节、淤泥脱水等所有辅助处理过程。

将沼气收集在一个大气包内输送到New Belgium

系统升级
  New Belgium 使用SNAP PAC系统来替代早期的mistic控制系统。为什么要升级呢?原始系统运行正常,但Valuyev有着超前思维。考虑到New Belgium是一家发展迅速的啤酒厂,Valuyev明智地做出计划,将系统升级到SNAP PAC。
  mistic系统使用的是ARCNET通讯平台,其性能比现在SNAP硬件所使用的以太网平台欠缺不少,他解释道。
  New Belgium也需要一个能与Wonderware(公司的首选软件平台之一)兼容的硬件平台。Opto 22的OptoOPCServer兼容SNAP PAC系统,是OPC技术兼容服务器,New Belgium使用它在控制器和运行Wonderware 的PC间传递数据。另外,New Belgium全年午休地运行,所有过程连续不断运转。SNAP PAC控制器支持背景下载,这意味着当新的控制策略下载时,控制器仍能保持运行。新的SNAP PAC系统平台使得Valuyev能够修改和改善控制工艺或在任何时间随心意修改,而无需终断啤酒厂全天候的运行。
  New Belgium从07年9月开始升级,并使用PAC Project Professional(用于SNAP PAC系统的自动化软件套装)来替代早期的mistic控制策略。
  PAC Project Professional软件包括早期系统的升级命令导入, Opto 22高级应用顾问Bryce Nakatani说道。Nakatani是公司产品支持组的成员之一,小组为New Belgium和其他Opto用户提供免费的技术支持。
  新命令导入使得New Belgium能升级至SNAP PAC硬件和软件,同时保留了现有的大部分控制数据。
未来展望
  New Belgium此次完整升级至SNAP PAC系统在2008 年底完成。未来,Valuyev认为在扩张时将会增加更多的Opto硬件。

  同时,New Belgium继续致力于作为最好的啤酒厂之一,以最先进的技术实现高生产标准和公司在环保上的目标。