Opto 22 SNAP PAC系統(tǒng)改善啤酒廠的生產(chǎn)工藝
背景
New Belgium釀造公司坐落于科羅拉多州的科林斯堡，由Jeff Lebesch創(chuàng)立，早年他在自家的地下室釀造了公司的第一批啤酒Fat Tire Amber Ale。（Fat Tire之名來自于他的一次自行車穿越比利時(shí)之旅）如今，New Belgium衍生了無數(shù)耳熟能詳?shù)钠放疲?/span>Sunshine Wheat、Mothership Wit、Mighty Arrow Ale等。公司產(chǎn)品主要在密西西比西部銷售，且異?；鸨谶^去的幾年中已實(shí)現(xiàn)了2位數(shù)的增長。
面對大量的釀造工藝，New Belgium的50英畝廠區(qū)裝配有基于Opto 22的控制系統(tǒng)。Opto 22硬件能應(yīng)對所有的釀造過程的設(shè)備控制，還包括水處理系統(tǒng)及所有其他建筑和設(shè)備管理系統(tǒng)。Opto 22監(jiān)測、控制超過10，000個(gè)獨(dú)立數(shù)字和模擬I/O點(diǎn)。New Belgium還致力于可持續(xù)發(fā)展，Opto在該廠引以為豪的最新技術(shù)—余熱發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。
釀造
New Belgium的設(shè)備主要建立了8個(gè)控制區(qū)域。其中7個(gè)區(qū)域包括復(fù)雜的釀造工藝，由Opto 22可編程自動(dòng)化控制器（PAC）進(jìn)行控制。因?yàn)辂溋Ｐ韪稍铩⒑姹?，故其中釀造、過濾和麥粒發(fā)芽等過程中的烤箱溫度，同時(shí)釀造過程中用于粉碎麥芽、糧食分離及原料壓碎的各種機(jī)器均由PAC來進(jìn)行控制。
PAC也監(jiān)測、控制調(diào)制前和釀造中發(fā)酵時(shí)的水溫及即將活化的酶的溫度。
“發(fā)酵前基本上就是等待，這段時(shí)間用于谷物里的淀粉轉(zhuǎn)化為糖，從而為發(fā)酵做準(zhǔn)備，” New Belgium的首席電氣及自動(dòng)化總工程師Igor Valuyev說道。
Opto硬件專業(yè)的解決所有釀造相關(guān)的過程控制，例如沸騰、混合、溫度及壓力調(diào)節(jié)，和高度復(fù)雜的串級PID控制回路，一個(gè)PID回路計(jì)算的輸出作為一個(gè)工藝參數(shù)用于下一個(gè)PID回路計(jì)算的輸入，這是New Belgium的自動(dòng)化隊(duì)伍建立的控制策略。啤酒廠擁有一個(gè)相當(dāng)高規(guī)格的自動(dòng)化隊(duì)伍，他們一直使用自己的專業(yè)技能并不斷擴(kuò)大Opto 22控制系統(tǒng)的功能，努力把公司打造成一個(gè)獨(dú)一無二的釀酒廠。
自動(dòng)化隊(duì)伍仔細(xì)監(jiān)測和控制加入啤酒花時(shí)的沸騰溫度。沸騰是一個(gè)關(guān)鍵工藝，所以必須在嚴(yán)格的參數(shù)控制下進(jìn)行，沸騰不僅結(jié)束酶促過程，同時(shí)還對釀造起到殺菌作用。
“我們有許多種不同的麥芽配方，” Valuyev說道?！盀榱吮ＷC每種配方的成功率，Opto系統(tǒng)必須執(zhí)行嚴(yán)格的操作標(biāo)準(zhǔn)。搗碎機(jī)、混合機(jī)、研磨系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)及其他設(shè)備必須協(xié)作運(yùn)行。
Opto 22硬件控制并不斷監(jiān)控這些機(jī)器以保證所有過程運(yùn)行無誤，生產(chǎn)工人運(yùn)用Valuyev在Opto 22軟件環(huán)境下創(chuàng)建的人機(jī)界面（HMI）來管理過程。
Opto 22 SNAP PAC軟件和硬件
發(fā)酵
在釀造和窖藏過程中（8個(gè)控制區(qū)域外的2項(xiàng)），啤酒被轉(zhuǎn)移到一個(gè)特殊的容器中，并添加酵母，隨后發(fā)生發(fā)酵反應(yīng)使麥芽中的糖分轉(zhuǎn)變成酒精。Valuyev設(shè)計(jì)了他的SNAP PAC系統(tǒng)用來管理New Belgium不同品種啤酒的發(fā)酵系統(tǒng)。比如濃啤酒比一般啤酒的發(fā)酵溫度高，因此需要精確的控制來避免浪費(fèi)時(shí)間并保證釀造發(fā)生在指定的溫度曲線下。安裝在New Belgium的Opto 22 SNAP PAC處理器能執(zhí)行多達(dá)96個(gè)PID回路，大大滿足了公司的需求。另外，由于SNAP PAC系統(tǒng)的分布式架構(gòu)，這些控制回路運(yùn)行在I/O單元上而不是主控制器或PLC，在某些情況下，I/O單元與控制器失去通訊（或者控制器無故中斷），而PID回路會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，因此保證了發(fā)酵過程的正?？刂?。
部分酵母區(qū)的控制采用New Belgium的就地清理（CIP）系統(tǒng)。CIP系統(tǒng)為啤酒廠提供了一個(gè)無需拆解就能清理大量管道、容器及設(shè)備的途徑。New Belgium的系統(tǒng)完全由Opto控制器連接模擬和數(shù)字量I/O點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如啟動(dòng)蒸汽，開啟必要的閥門、換熱器、注射器及沖洗、消毒設(shè)備時(shí)的噴霧嘴。
無線功能
New Belgium公司自動(dòng)化架構(gòu)的一個(gè)主要特點(diǎn)是整個(gè)廠區(qū)擁有無線以太網(wǎng)。Valuyev和他的小組最大程度地?cái)U(kuò)展了無線功能的遍及范圍。
“我們的操作員無處不在—午飯時(shí)間、休息室或者戶外，但他們?nèi)钥梢酝ㄟ^電腦實(shí)時(shí)地看到釀造過程中所發(fā)生的一切”，他說道。
包裝
New Belgium公司唯一的非Opto 22自動(dòng)化管理的核心處理是包裝和裝瓶。這2項(xiàng)過程由基于Allen-Bradley? Logix系統(tǒng)的PLC控制。盡管這樣，Valuyev仍對兩者系統(tǒng)平臺(tái)的合并使用懷著很高的期望，因?yàn)?/span>SNAP PAC硬件最近新增了EtherNet/IP?通訊協(xié)議，該協(xié)議由Rockwell Automation（Allen-Bradley的母公司）開發(fā)，運(yùn)用于旗下Logix及其他基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)。這樣就給了Valuyev選擇可將Allen-Bradley系統(tǒng)與SNAP I/O及控制器合并，擁有2種通訊并進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
水處理與可持續(xù)發(fā)展
New Belgium是世界上最早使用風(fēng)能的啤酒廠之一
New Belgium不單純著力于生產(chǎn)和銷售世界級品質(zhì)的啤酒，作為美國第三大釀造商，它更以一個(gè)積極參與、推行環(huán)保倡議的有責(zé)任感的企業(yè)模范形象而驕傲。New Belgium是世界上最早使用風(fēng)能釀造，并保留這一承諾10年以上的企業(yè)之一。公司加入了“1%為了地球”（一個(gè)全球性的組織，其會(huì)員通過捐贈(zèng)、基金募集、捐獻(xiàn)年收入的1%為環(huán)境做貢獻(xiàn)）。為了推廣綠色能源交通，New Belgium的每個(gè)員工在1年工作期后能得到一輛免費(fèi)的越野自行車。
New Belgium的許多員工騎自行車上下班
New Belgium致力于可持續(xù)發(fā)展的最好例子可能是其在水和廢水的管理上。在2002年，公司完成了水處理設(shè)施的安裝。New Belgium的廢水被轉(zhuǎn)移至水廠，經(jīng)過一系列的大池并投以吸食水中有機(jī)垃圾的細(xì)菌。這種細(xì)菌凈化的副產(chǎn)品即是沼氣，并將它們收集在一個(gè)大薄膜，像氣球一樣的沼氣袋中。這些沼氣隨后通過管道輸送回New Belgium的設(shè)備中，作為熱和動(dòng)力（CHP）燃料，既能發(fā)電又可發(fā)熱。10~15%的釀酒能源來自沼氣這種2次能源，這樣能降低城市能耗。
釀造處理中，SNAP PAC系統(tǒng)監(jiān)測并控制好氧和厭氧水處理，包括PH調(diào)節(jié)、淤泥脫水等所有輔助處理過程。
將沼氣收集在一個(gè)大氣包內(nèi)輸送到New Belgium
系統(tǒng)升級
New Belgium 使用SNAP PAC系統(tǒng)來替代早期的mistic控制系統(tǒng)。為什么要升級呢？原始系統(tǒng)運(yùn)行正常，但Valuyev有著超前思維?？紤]到New Belgium是一家發(fā)展迅速的啤酒廠，Valuyev明智地做出計(jì)劃，將系統(tǒng)升級到SNAP PAC。
“mistic系統(tǒng)使用的是ARCNET通訊平臺(tái)，其性能比現(xiàn)在SNAP硬件所使用的以太網(wǎng)平臺(tái)欠缺不少，”他解釋道。
New Belgium也需要一個(gè)能與Wonderware?（公司的首選軟件平臺(tái)之一）兼容的硬件平臺(tái)。Opto 22的OptoOPCServer兼容SNAP PAC系統(tǒng)，是OPC技術(shù)兼容服務(wù)器，New Belgium使用它在控制器和運(yùn)行Wonderware 的PC間傳遞數(shù)據(jù)。另外，New Belgium全年午休地運(yùn)行，所有過程連續(xù)不斷運(yùn)轉(zhuǎn)。SNAP PAC控制器支持背景下載，這意味著當(dāng)新的控制策略下載時(shí)，控制器仍能保持運(yùn)行。新的SNAP PAC系統(tǒng)平臺(tái)使得Valuyev能夠修改和改善控制工藝或在任何時(shí)間隨心意修改，而無需終斷啤酒廠全天候的運(yùn)行。
New Belgium從07年9月開始升級，并使用PAC Project Professional（用于SNAP PAC系統(tǒng)的自動(dòng)化軟件套裝）來替代早期的mistic控制策略。
“PAC Project Professional軟件包括早期系統(tǒng)的升級命令導(dǎo)入，” Opto 22高級應(yīng)用顧問Bryce Nakatani說道。Nakatani是公司產(chǎn)品支持組的成員之一，小組為New Belgium和其他Opto用戶提供免費(fèi)的技術(shù)支持。
“新命令導(dǎo)入使得New Belgium能升級至SNAP PAC硬件和軟件，同時(shí)保留了現(xiàn)有的大部分控制數(shù)據(jù)。
未來展望
New Belgium此次完整升級至SNAP PAC系統(tǒng)在2008 年底完成。未來，Valuyev認(rèn)為在擴(kuò)張時(shí)將會(huì)增加更多的Opto硬件。
同時(shí)，New Belgium繼續(xù)致力于作為最好的啤酒廠之一，以最先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和公司在環(huán)保上的目標(biāo)。
關(guān)于Opto 22
Opto 22研發(fā)并制造可靠，靈活，易于使用的軟硬件產(chǎn)品用于工業(yè)自動(dòng)化，遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。Opto 22 產(chǎn)品使用商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，其簡便實(shí)用、技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量保證、可靠耐用已在全世界范圍內(nèi)建立了極高的聲譽(yù)。我們的產(chǎn)品適用于終端用戶、原始設(shè)備制造商、IT從業(yè)人員等。公司創(chuàng)建于1974年，位于美國加州的Temecula。Opto 22產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)通過分銷商，合作伙伴或系統(tǒng)集成商銷售。
