Fabrikant van diervoeding richt zich op het elimineren van storingen

Heeft u ooit geworsteld met de noodzaak om technologie-upgrades uit te voeren terwijl u de risico's minimaliseert, fabrieksstilstanden vermijdt en het rendement op uw investering maximaliseert? Als dat zo is, bent u niet de enige. Hill's Pet Nutrition erkende de noodzaak om zijn bestaande I/O-systeem in 2006 in zijn fabriek in Kentucky te upgraden om periodieke storingen met betrekking tot de analoge ingangen te elimineren. Het bedrijf implementeerde regeltechnologie op basis van de Allen-Bradley ControlLogix programmeerbare automatiseringscontroller (PAC) van Rockwell Automation met weinig uitvaltijd. De technologiemigratie hielp ook bij het elimineren van I/O-storingen en het stroomlijnen van softwareprogrammering.

Meer dan 50 jaar geleden opgericht door een dierenarts, zijn Hill's voedselproducten voor huisdieren verkrijgbaar in 86 landen, met een omzet van meer dan $ 1 miljard. Het bedrijf heeft meer dan 150 dierenartsen, voedingsdeskundigen en voedingswetenschappers in dienst.

Door de periodieke storingen met betrekking tot de analoge ingangen moest het onderhoud naar het I/O-rek gaan, de kaart loskoppelen en opnieuw aansluiten, zodat de module weer zou gaan werken.

"Al onze procesbesturing voor de extruderlijn wordt gecommuniceerd via de analoge ingang, dus als die communicatie mislukt, wordt het proces in wezen stilgelegd", zegt Shane Simmons, systeemingenieur bij Hill's Pet Nutrition. "Als de extruderlijn eenmaal is uitgeschakeld, kan het tot anderhalf uur duren om het systeem opnieuw te configureren en het proces weer online te krijgen."

Bovendien werd het moeilijker om vervangende kaarten te vinden omdat de verkoper ze niet meer maakte. De enige andere optie was om ze te laten repareren, wat mogelijk vertragingen en kosten met zich meebracht.

Hill maakte zich ook zorgen over ongelijksoortige controllers op zijn grondstoffen, extrusie- en verpakkingslijnen, evenals dubbele controllers op zijn batchinglijn die werden gebruikt om een ​​strakke tolerantie te handhaven voor het mengproces van ingrediënten. Onbetrouwbare service, afnemende kennis van operators en stijgende onderhouds- en ondersteuningskosten wezen op een sterk argument voor een migratie van het besturingssysteem.

"Met de aanhoudende betrouwbaarheidsproblemen van ons I/O-systeem en de bestaande controllers die het einde van hun technologische levenscyclus naderen, realiseerden we ons dat het tijd was voor een grote upgrade van beide platforms", legt Simmons uit. "We hadden een flexibel, krachtig besturingssysteem nodig dat met minimale impact in onze bestaande infrastructuur kon worden geïntegreerd en een technologisch raamwerk zou bieden waarmee we ver in de toekomst kunnen groeien en tegelijkertijd onze eerdere investering kunnen beschermen."

Misschien wel de grootste uitdaging was om te bepalen hoe een gelijktijdige upgrade van beide platforms kon worden geïmplementeerd en tegelijkertijd de impact op de productie kon worden geminimaliseerd. Ingenieurs hebben vastgesteld dat de beste strategische benadering zou zijn om de upgrade te implementeren als onderdeel van een meerfasenproces, vooral gezien de intense productie-eisen van de fabriek en de potentiële impact op meerdere lijnen.

Hill's besloot te migreren naar Rockwell Automation en zijn ControlLogix PAC. Een belangrijke factor bij de beslissing was de mogelijkheid van de ControlLogix PAC om bestaande I/O-kaarten te scannen en tegelijkertijd te communiceren met andere controllers in de fabriek. Deze oplossing bood Hill's een kostenefficiënte manier om zijn bestaande I/O om te zetten naar het Allen-Bradley Flex I/O-platform als onderdeel van een meerfasige implementatie.

De eerste fase begon begin 2008 met de conversie van de eerste van de vier extruderlijnen naar ControlLogix PAC-technologie. Ingenieurs koppelden de I/O los van het bestaande systeem en stopten het in de ControlLogix PAC om het in het weekend te testen. Vervolgens zouden de ingenieurs het weer aansluiten op het oorspronkelijke systeem met een minimale impact op de productie gedurende de week. Dit hielp de vereiste downtime te minimaliseren en tegelijkertijd een gefaseerde upgrade mogelijk te maken.

"Dat was waarschijnlijk een van de grootste factoren die dit project hebben verkocht", zegt Simmons. "Voor de implementatie van deze conversie was het niet nodig om de lijn minimaal zes maanden tot een jaar uit te schakelen om meer dan 10 I/O-racks te vervangen, wat volledig onaanvaardbaar zou zijn voor onze operatie vanwege de hoge kosten van downtime."

Standaardisatie ondersteunt installatiebrede integratie
De upgrade naar de ControlLogix PAC zal de fabriek ook in staat stellen om te evolueren naar standaardisatie van EtherNet/IP-netwerkcommunicatie. Momenteel onderhoudt de fabriek meerdere netwerken, waaronder DeviceNet, Modbus Plus en Data Highway Plus. Door deze te beperken tot één enkele netwerkarchitectuur, vereenvoudigt de fabriek het onderhoud en de probleemoplossing en leidt ze tot een betere integratie in de hele fabriek.

Migratie-enablers speelden ook een sleutelrol in de gefaseerde aanpak van Hill. De twee gebruikte migratie-enablers zijn geleverd door deelnemende Encompass Product Partners in het Rockwell Automation PartnerNetwork:de Automation Network X-change (AN-X) module van Quest Technical Solutions en de Modbus Plus dual-port communicatiemodule van ProSoft Technologies.

De AN-X-module dient als database voor alle I/O- en ControlLogix PAC-interfaces, die ze naadloos met elkaar verbinden en in kaart brengen. Deze module, die een bestaande I/O-scanner heeft vervangen, leest automatisch alle I/O-kaartinformatie en geeft de informatie door aan de ControlLogix PAC via Ethernet, waardoor de fabrieksbrede communicatiemogelijkheden worden geboden.

Het biedt ook nieuwe tags die kunnen worden geïmporteerd in de Rockwell Software RSLogix 5000-programmeersoftware. Dit maakt een gemakkelijkere verwijzing naar specifieke I/O-gegevens in de controller mogelijk.

De Modbus Plus-communicatiemodule met twee poorten fungeert als een I/O-module tussen het bestaande Modbus Plus-netwerk en de backplane van de ControlLogix-controller. Dit helpt om gemakkelijker toegang te krijgen tot het processorgeheugen voor gegevensoverdracht tussen proces en module. Een registerruimte van 4.000 woorden in de module wisselt gegevens uit tussen de ControlLogix PAC en het bestaande netwerk, waardoor het ControlLogix PAC-platform rechtstreeks verbinding kan maken met het bestaande netwerk als peer.

Ladderlogica wordt gebruikt voor gegevensoverdracht tussen module en PAC. Configuratiegegevens worden verkregen via een door de gebruiker gedefinieerde ladder. Andere mogelijke toepassingen van Hill's zijn het aansluiten van ControlLogix-controllers op Modicon-controllers en het aansluiten van Modbus Plus-sprekende apparaten zoals drives, relais en vermogensmonitorhardware op de Rockwell Automation-controllerbackplane.

De voortdurende upgrade van de eerste extruderlijn omvat het omzetten van de bestaande controller naar de ControlLogix PAC, samen met ongeveer 10 I/O-racks naar het FLEX I/O-platform. Het bestaande Modbus Plus-netwerk zal uiteindelijk worden vervangen door EtherNet/IP.

Bovendien zullen, naarmate de frequentieregelaars in de fabriek worden bijgewerkt, ze worden vervangen door Allen-Bradley PowerFlex 70-schijven.

Door de problemen met de I/O-betrouwbaarheid te verminderen en de uitvaltijd te verminderen, verwacht de fabriek een productiviteitsstijging van ongeveer 5 procent. Bovendien stelt de snelle verwerkingscapaciteit van de ControlLogix PAC de fabriek in staat om de twee controllers op de batchinglijn te vervangen door een enkele controller.

Waardevolle programmeerondersteuning
Na de implementatie van de ControlLogix PAC's heeft de fabriek toegang tot lokale ondersteuning in Bowling Green, Ky., via de lokale geautoriseerde Allen-Bradley-distributeur, evenals via de ondersteuningsmogelijkheden van Rockwell Automation. Dit is vooral cruciaal als het gaat om programmeerondersteuning voor het standaard RSLogix 5000-programmeerpakket dat wordt gebruikt met de ControlLogix PAC's.

"Het kan een uitdaging zijn om op korte termijn een deskundige programmeur te vinden, vooral in dit deel van het land", zegt Simmons. "Het vinden van programmeurs voor Allen-Bradley-controllers was een veel eenvoudiger voorstel - we hebben nu veel meer opties."

De RSLogix 5000-software is voorzien van aanvullende instructies, waarmee technici sets met veelgebruikte aangepaste instructies kunnen maken die eenvoudig zonder aanpassingen kunnen worden hergebruikt. Hierdoor kan de fabriek gestandaardiseerde bibliotheken creëren die kunnen helpen de programmeertijd te verkorten en consistentie te bieden om het oplossen van problemen te vereenvoudigen en opleidingskosten te verlagen.

"Verschillende aannemers die aan meerdere processors in de fabriek werkten, resulteerden in de ontwikkeling van een verscheidenheid aan softwarecode in de loop der jaren, waardoor de programmeercomplexiteit en de behoefte aan meer gespecialiseerde software-expertise toenam", zegt Simmons. "Als we nu in de hele fabriek programmeren, ziet meer van onze code er hetzelfde uit, waardoor technici meer gestandaardiseerde instructies en meer consistentie tussen systemen krijgen."

Bovendien zal de op tags gebaseerde programmering die inherent is aan de RSLogix 5000-software de fabriek in staat stellen om de huidige I/O-bedradingsconfiguratie op zijn plaats te houden zonder veel veldapparatuur te veranderen. Dit zal een grote hoeveelheid configuratietijd en kosten besparen.

Volgende stap in de migratie
"Met ControlLogix PAC's hebben we er vertrouwen in dat we nu een stabiel migratiepad voor de lange termijn hebben waarmee we onze investering kunnen beschermen en de technologie kunnen schalen om aan onze langetermijnbehoeften te voldoen", legt Simmons uit.

Het upgradeproject zal in fasen over een periode van vijf jaar worden uitgevoerd en omvat het upgraden van minimaal zes van de bestaande controllers van de fabriek, waaronder een gedistribueerd besturingssysteem (DCS), programmeerbare logische controllers (PLC) en motion controllers, naar het ControlLogix PAC-platform. De upgrade omvat alle belangrijke productielijnen van de fabriek, waaronder vier extruderlijnen, een lijn voor grondstoffen, een batchinglijn en een verpakkingslijn.

Het bedrijf gebruikt dit project ook als model voor zijn andere fabrieken, waaronder een nieuwe fabriek in Emporia, Kansas, die gebaseerd zal zijn op de ControlLogix PAC-technologie.

"Dit project is de proeftuin voor die fabriek, omdat ze veel van onze specificaties opnemen en heel nauw volgen wat we op deze locatie doen", zegt Simmons. "We lopen voorop bij het definiëren van onze roadmap voor nieuwe technologie."

Ga voor meer informatie over de migratieoplossingen van Rockwell Automation naar www.rockwellautomation.com/go/tjmg.

Quest technische oplossingen
www.rockwellautomation.com/go/p-quest

ProSoft-technologie
www.rockwellautomation.com/go/p-prosoft