加拿大 Pépin Industries 公司自 1958 年成立以來(lái)一直從事工業(yè)涂料的生產(chǎn)與銷售。當(dāng) Pépin 搬遷到一個(gè)更大的工廠時(shí)，系統(tǒng)集成商 Centris Technologies 采用倍福的開(kāi)放式控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層與 IT 層之間的連續(xù)通信，確保生產(chǎn)全過(guò)程透明化。

　　文/德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司

　　工業(yè)涂料是長(zhǎng)效、優(yōu)質(zhì)保護(hù)從小型空壓機(jī)到工業(yè)重型機(jī)械等在惡劣環(huán)境下工作的設(shè)備的重要方法。涂料質(zhì)量的一致性直接關(guān)系到表面防護(hù)性能以及品牌效應(yīng)等。傳統(tǒng)制造商 Pépin Industries 主要從事溶劑型工業(yè)涂料的生產(chǎn)，公司一直以快速生產(chǎn)周期聞名。如果根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)衡量，其生產(chǎn)批量可能較小，通常只有幾百加侖(1 加侖≈4.5 升)，但這種方法讓客戶能夠在需要的時(shí)候精確訂購(gòu)他們需要的量。

　　過(guò)去，耗時(shí)的人工流程限制了訂單履行的可追溯性和工廠員工的效率，從而限制了公司的規(guī)模化生產(chǎn)能力。當(dāng) Pépin 搬到魁北克省考恩斯維爾的新工廠時(shí)，他們找到了 Centris Technologies，希望用創(chuàng)新的自動(dòng)化解決方案實(shí)現(xiàn)其傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這家位于蒙特利爾地區(qū)的系統(tǒng)集成商自 2010 年開(kāi)始承接涂料廠升級(jí)改造業(yè)務(wù)，在市場(chǎng)上享有很高的聲譽(yù)?！敖?jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我們的智能工廠服務(wù)項(xiàng)目目前已包括自動(dòng)化和控制、MES 及 SCADA 等工業(yè)軟件，以及 ERP 系統(tǒng)對(duì)接和 Web 服務(wù)整合。”Centris 公司聯(lián)席總裁 Eric Thibaudeau 說(shuō)道。

　　1 基于 PC 的控制技術(shù)大幅提高生產(chǎn)效率

　　技術(shù)升級(jí)與更新?lián)Q代的目的是提高精度和透明度，以及產(chǎn)量。Pépin 公司生產(chǎn)部和實(shí)驗(yàn)室主任 Hélène Daigle 說(shuō)道：“過(guò)去，我們高度依賴人工流程，因此很難實(shí)現(xiàn)全程跟蹤生產(chǎn)過(guò)程。操作人員雖然有工作單，但很難弄清楚他們?cè)跀嚢杌旌线^(guò)程中是否嚴(yán)格遵守了操作步驟和配料量?！边@樣會(huì)導(dǎo)致未通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)的涂料返工，或者由于著色效果不佳、成分配比不正確或受到污染而銷毀一個(gè)批次的涂料。由于缺乏數(shù)據(jù)記錄，因此很難確定生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，也很難在日后糾正這些問(wèn)題。因此 Pépin 邀請(qǐng) Centris 公司攻克這一難題。工程團(tuán)隊(duì)利用其 IT 和自動(dòng)化技術(shù)(AT)專業(yè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的解決方案，包括提高生產(chǎn)過(guò)程可追溯性、設(shè)備監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)等。

　　涂料廠中的一些化學(xué)物質(zhì)容易引發(fā)爆炸，因此設(shè)備控制和數(shù)據(jù)采集變得更加復(fù)雜。此外，Centris 團(tuán)隊(duì)一直采用工業(yè) PC 技術(shù)，但他們以前的供應(yīng)商提供的控制器面臨著過(guò)時(shí)、性能不可靠和缺乏互操作性等難題。鑒于之前與倍福加拿大分公司合作的項(xiàng)目取得巨大成功，Centris 公司決定改用倍?；?PC 的控制技術(shù)，包括 Pépin 的應(yīng)用?！癈entris 公司負(fù)責(zé)將傳統(tǒng)系統(tǒng)集成和 IT 解決方案融合于一體，因此他們自然會(huì)選擇與倍福合作?！北陡＜幽么蠓止緟^(qū)域銷售經(jīng)理 Ted Sarazin 說(shuō)道。

　　2 自動(dòng)化技術(shù)助力優(yōu)化攪拌混合過(guò)程

　　Pépin 的新工廠內(nèi)有六個(gè)用于存放最常見(jiàn)的涂料生產(chǎn)原料的儲(chǔ)存罐，以及用于運(yùn)送涂料助劑、樹(shù)脂、沙子等其它各種原料的搬運(yùn)箱。自動(dòng)化系統(tǒng)將物料從儲(chǔ)存罐和搬運(yùn)箱輸送給正確的攪拌混合工位，并自動(dòng)進(jìn)料重新裝滿儲(chǔ)罐。系統(tǒng)可以控制溫度和壓力，同時(shí)監(jiān)測(cè)原料裝填狀態(tài)等情況。因此，它可以確保每種成分的添加量都足夠，并且在輸送過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)恼扯?。過(guò)去，操作人員必須在攪拌混合前推著大桶，手動(dòng)測(cè)量各種成分含量，而現(xiàn)在他們通過(guò)每臺(tái)涂料機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)和管理這些生產(chǎn)過(guò)程。無(wú)論是手持平板電腦，還是安裝在工位上的平板電腦，都可以簡(jiǎn)單地控制和查看數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)發(fā)出報(bào)警。

　　倍福 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 用作中央控制器。“倍福工業(yè) PC 的性能非常強(qiáng)大，并能夠?qū)崿F(xiàn)快速循環(huán)?！盋entris 公司工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)工程師 Marc-André Duguay 說(shuō)道?！巴ㄟ^(guò) TwinCAT 軟件(尤其是 ST 語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化文本)，可以輕松訪問(wèn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行編程和故障排除。”

　　倍?；?PC 的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)放性和連接性，能夠通過(guò) OPC UA 與 Centris 開(kāi)發(fā)的 SCADA 進(jìn)行通信。它還簡(jiǎn)化了工廠的本地組網(wǎng)工作，通過(guò) TCP/IP 實(shí)現(xiàn)控制器和平板電腦之間的通信。AT 與 IT 技術(shù)的融合也有利于 ERP 生產(chǎn)系統(tǒng)的持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

　　3 EtherCAT 甚至可以實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域的高效組網(wǎng)

　　EtherCAT 能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。倍福的 ELX 系列 EtherCAT 端子模塊能夠直接連接危險(xiǎn)區(qū) 0 區(qū)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這些模塊省去了傳統(tǒng)防爆方案中需要使用的額外防爆外殼和安全隔離柵，降低了系統(tǒng)和人力成本。

　　“EtherCAT 的配置也非常簡(jiǎn)單：我們只需連接 I/O，點(diǎn)擊‘掃描’，TwinCAT 就能找到所有節(jié)點(diǎn)?！盡arc-André Duguay 補(bǔ)充道。Centris 除了使用倍福的 ELX 端子模塊之外，還使用了大量 IP20 級(jí) EtherCAT 端子模塊，包括用于集成安全功能的 TwinSAFE 端子模塊。通過(guò) EtherCAT 耦合器 EK1100 連接的遠(yuǎn)程網(wǎng)段與氣動(dòng)閥、大型壓縮機(jī)、用于混合涂料的變頻器等設(shè)備進(jìn)行通信。EtherCAT 支持線型、樹(shù)型和星型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。尤其是環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它為 Centris 系統(tǒng)提供所需的線纜冗余。

　　此外，開(kāi)放式以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)化了多個(gè)廠商架構(gòu)之間的通信工作。倍福的網(wǎng)關(guān)和總線耦合器支持 30 多種重要的通信協(xié)議。例如，倍福 16 端口以太網(wǎng)交換機(jī) CU2016 可以輕松地通過(guò) EtherNet/IP 集成原料計(jì)量秤。此外，TwinCAT 可以通過(guò) BACnet 與氣體檢測(cè)和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通信。此外，樓宇自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)整合于一體，客戶因此能夠在 SCADA 中查看所有通風(fēng)信息，Marc-André Duguay 解釋道：“化學(xué)煙霧達(dá)到一定濃度后會(huì)非常危險(xiǎn)，工廠有報(bào)警裝置保護(hù)操作人員的人身安全，而通過(guò)可視化系統(tǒng)可以查看更多關(guān)鍵信息。”

　　4 自動(dòng)化和 IT 技術(shù)的融合產(chǎn)生了令人驚嘆的結(jié)果

　　Pépin 在完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型后將產(chǎn)量提升了 150% 以上?！坝辛诵孪到y(tǒng)之后，我們的產(chǎn)能從每天生產(chǎn) 8 個(gè)批次增加到 12 個(gè)批次，有時(shí)甚至能達(dá)到 15 個(gè)批次，平均每個(gè)批次的產(chǎn)量從 180 加侖增加到 300 加侖?！边\(yùn)營(yíng)總監(jiān) Francis Pépin 說(shuō)道。新系統(tǒng)不僅幫助這家工業(yè)涂料生產(chǎn)商顯著提高了生產(chǎn)透明度，而且優(yōu)化了生產(chǎn)調(diào)度，同時(shí)還能夠基于可付諸行動(dòng)的數(shù)據(jù)洞察力分析和改進(jìn)流程。精度的提高顯著減少了后期調(diào)整工作以及原材料浪費(fèi)。“更好的生產(chǎn)過(guò)程控制將返工的批次數(shù)量從每月的 2 到 3 個(gè)減少至每季度只有 1 個(gè)?！盚élène Daigle 說(shuō)道，“由于每個(gè)批次產(chǎn)品的大部分配料要么已經(jīng)過(guò)預(yù)先稱重，要么來(lái)自自動(dòng)化系統(tǒng)，大大減少了工人在倉(cāng)庫(kù)中尋找原材料花費(fèi)的時(shí)間?！?/p>

　　Centris 認(rèn)為，基于 PC 和 EtherCAT 的自動(dòng)化技術(shù)的使用還顯著提升了各個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作效率。自從公司改用倍福技術(shù)之后，調(diào)試時(shí)間也縮短了很多，即使對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)也是如此?！芭c倍福這樣的控制系統(tǒng)供應(yīng)商合作讓我們感到踏實(shí)和放心，因?yàn)樗麄冊(cè)谧詣?dòng)化領(lǐng)域始終保持著技術(shù)領(lǐng)先地位，并不斷提升產(chǎn)品的技術(shù)水平。”Centris 公司創(chuàng)始人之一 Michel Kakos 說(shuō)道。

　　圖片譯文

　　數(shù)字化改造后，一臺(tái) C6030 超緊湊型工業(yè) PC 用于控制涂料生產(chǎn)系統(tǒng)

　　EtherCAT 通信總線用于實(shí)現(xiàn)工廠中各種設(shè)備的組網(wǎng)，包括這些空壓機(jī)

　　項(xiàng)目專家(左起)：Pépin Industries 公司運(yùn)營(yíng)總監(jiān) Francis Pépin;倍福加拿大分公司的區(qū)域銷售經(jīng)理 Ted Sarazin;以及Centris Technologies 公司項(xiàng)目經(jīng)理/開(kāi)發(fā)工程師 Martin Legris

　　藍(lán)色 ELX 端子模塊簡(jiǎn)化了與危險(xiǎn)環(huán)境中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信，同時(shí)降低了原本需要的專用外殼和安全隔離柵的購(gòu)置成本

　　溫度和壓力控制對(duì)于向攪拌混合工位輸送原料的自動(dòng)化系統(tǒng)至關(guān)重要