食品饮料行业对PLC技术及产品应用

食品饮料行业对PLC技术及产品应用内蒙古伊利实业集团股份有限公司工程管理部自控工程师孙志鹏乳制品行业属于轻工行业，从工艺上讲，既包含了流程工艺，也包含了离散工艺；从厂房布局上讲，既有洁净区，也有准洁净区和非洁净区，当然也有传统的公用工程和物流等；从工厂规划上讲，需要考虑人流、物流、各功能间、参观等因素。基于以上特点，乳制品工厂的自动化在规划设计时就需要考虑自动化系统在满足生产设备控制精度的前提下，还需要考虑控制柜的布局对应设备的布局、满足洁净等级和布线简洁等要求。因此目前在乳制品行业大多选择PLC作为核心控制系统，通过远程I/O的方式，连接现场各类传感器、阀岛、调节阀。这样的配置方案延用至今已有几十年的历史了。发展到今天，乳制品行业的自动化程度已经非常高，各类先进的自动化技术都在各个工厂内得到了广泛的应用，如各类现场总线、运动控制器、机械手、AGV、自动化立体库等等。在各国经济发展的驱动下，近些年工业4.0、工业互联网、大数据、云计算等技术出现，我国也提出了中国制造2025的目标。这一切将自动化与信息化的融合提到了一个新的高度，MES、WMS、LIMS、ERP、EMS等信息化系统几乎成为智能制造的代名词，只要谈到智能制造，必然会谈到这些技术。而这些技术更多的是解决生产管理、设备管理、能源管理等管理流程类问题，用于优化排产、提高效率等。那么是否说PLC等传统控制系统成为辅助，被定义为边缘控制了呢？其实不然，作为核心控制单元，PLC依然无法取代，但是随着生产管理的需求提高，信息化系统的不断上线，对PLC有了新的要求。我们在选用PLC时，首先考虑到PLC的扫描周期、接入I/O、内存容量、通讯处理能力，能否满足至少20000点的需求，另外对PLC可接入的总线类型是否满足现场仪表、阀岛的通讯要求，例如目前我们采用ASI总线的阀岛、I/OLink总线的仪表，使用相应的网关控制器接入到PLC的CPU，传统I/O则使用Profinet总线或EthernetIP接入到CPU，工厂单元间的能源计量仪表则使用ModbusTCP协议接入到工厂的设备专网后，将数据通讯给PLC，变频器则采用Profinet协议接入PLC，全部实现工业以太网的通讯。为了满足与信息化系统间数据的读写要求，我们必须考虑PLC的CPU在高负荷运算情况下，正常处理对外数据的通讯，专门设置两台可自动均衡负荷的冗余I/O服务器，并配置独立的Historian服务器，使用OPC的通讯方式结合SQL数据库查询及Webservice的方式与第三方信息化系统进行数据交互。其实从专业角度来讲，我们更希望各单元的PLC专注于底层的设备控制，拥有更高的扫描周期，支持更多的通讯协议。因此我们尝试通过在仪表端将数据一分为二，即仪表的过程数据在总线上分别通过两个接口传输，一路传送到PLC，完成过程控制，一路传送至信息化系统进行数据的采集和分析。随着PLC的技术发展，软硬件的性能在不断提高，相信未来能够满足乳制品行业控制要求的产品会更加丰富，更多的工业以太网通讯协议、接口会直接集成在PLC的通讯模块或CPU中。

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