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智能制造助推肉类加工企业快速前行

——济宁兴隆食品机械制造有限公司 邵文博

  信息来源:《肉业产业资讯》     2015年第10期   浏览次数:599  字号:[ ]
 
内容摘要:备受关注的“中国制造2025”规划2015年5月正式出台。作为实施我国“制造强国”战略第一个十年的行动纲领,“中国制造2025”无疑将成为今年乃至未来几年中国经济持续关注的主题。
   备受关注的“中国制造2025”规划2015年5月正式出台。作为实施我国“制造强国”战略第一个十年的行动纲领,“中国制造2025”无疑将成为今年乃至未来几年中国经济持续关注的主题。为应对我国制造业转型升级、创新发展的客观需求,随着互联网+的推进,信息技术与智能化为“中国制造”插上了腾飞的翅膀。新一代信息技术与制造业的深度融合,正在引发影响深远的产业变革;基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式的变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。如何发展智能化屠宰装备和控制系统,也成为摆在行业面前的重大挑战和机遇。
  面对挑战和机遇,兴隆机械果断选择适应市场需求,以技术升级和智能创新为手段,实现了加工过程中的两化融合。兴隆机械认为,要为用户体现完美的系统性能,就必须以应用为核心,以实用、易用、好用三大主线为出发点,全面兼顾技术、应用与发展的和谐统一。不同的地域、不同的规模,不同的客户,对生产加工规划不同,关注点也不同。我们坚信客户需要的不是单一的一套设备系统,而是一个公司全方位的支持与服务。兴隆机械利用自动化、信息技术和管理科学的发展理论,经过潜心研发和试验,成功实现了屠宰设备的智能化控制,实现了加工过程中的两化融合,并将其逐渐覆盖肉类加工生产的各个领域。随着自动化程度的提高,也就意味着生产效率的提高,对劳动力依赖越小,食品安全程度越高。在人口红利渐失的情况下,发展屠宰智能化控制系统,节约劳动力成本,避免手工生产的人为不确定因素,是实现高效、节能、安全肉类食品加工的有效途径。兴隆机械以技术升级和智能创新,全面实现屠宰加工的智能化、自动化生产,全力助推肉类加工企业在新经济常态下的快速前行,为推动企业稳定发展、经济效益、社会效益,提供有力支撑,为用户的利益提供强大后盾与保障。
  兴隆机械屠宰智能化控制系统全面嵌入肉类加工工艺标准及产品质量标准体系,由数据采集分析、系统报警、工控纠偏、统计查询等功能环节来全面保障工艺路线的落地执行,引领我国肉类加工机械行业的食品安全示范。
  一、系统特性
  整体性
  以国家政策、法律法规、食品行业、生猪养殖业、屠宰装备、IT业等整个行业系统为背景进行的整体性规划设计。
  以现代制造加工业的定义描述、特点特征、构架方式、运作模式、相关管理方式方法、操作手段等内容为出发点进行数字化生产加工的规划设计。从发达国家的科学、精密、绿色、规模、专业的现代制造中学习成功经验。
  标准化
  兴隆机械屠宰智能化控制系统主要设备器材都选用国际化、专业化、规模化生产的高品质产品。其工艺水平高,质量保证手段完善,性能稳定;系统设计依据是严格按照国家相关的法律法规来进行,具备高可靠性、先进性、经济性、系统完整性、简单实用性、开放性、发展性、安全保密性、可扩展性、易维护性等高质量性能。
  先进性
  以全自动、全智能、高精度的先进科学理念为屠宰智能控制系统软件设计思想。先进的智能控制系统,使屠宰业的高技术、高人力、高成本管理难题得到了有效解决,拥有先进的开发工具、先进的远程控制技术、自主控制技术、先进的质量数据采集、追溯系统、准确的识别工具等数十项先进技术。
  安全性
  系统提供一种更为全面的安全保护机制,包括授权级别、模块保护以及通信的完整性等各个方面。“信息安全集成”机制确保在互联网上安全运行,而且还可持续提高系统的可用性。
  易用性
  兴隆机械屠宰智能化控制系统的人机界面友好,版面清晰,菜单操作流程充分满足了用户的视觉流程跟使用习惯。易理解、易学习、易使用、易维护、易升级,帮助将操作人员培训成本、实施周期降到最低。
  二、设备简介
  兴隆机械屠宰智能化控制系统由控制器、I/O传感器、变频器、网络部件、触摸屏等组成。所有的设备由符合国家标准(GB/T 205105-2014)的以太网接口,并通过接口形成相互关联的网络,连接到控制器当中。其中控制器使用了西门子最新的S7-1500,远程I/O采用小体积的ET200SP,总线采用智能总线Profinet,变频器采用了西门子G-120C系列。
  1、SIMATIC S7-1500控制器
        除了包含多种创新技术之外,还设定了新标准,最大程度提高生产效率。无论是小型设备还是对速度和准确性要求较高的复杂设备装置,都一一适用。
  SIMATIC  S7-1500无缝集成到TIA博途--一款全新的全集成自动化软件中,极大提高了工程组态的效率。信号处理最快运算速度1nS, 极大缩短系统响应时间,进而提高了生产效率。
  SIMATIC S7-1500 能在运行过程中激活诊断功能,所有与控制系统相关的设备的运行状态和故障情况都可以显示在TIA博途、人机界面、Web server和CPU 的显示屏上。
  采用集成 Web Server,无需亲临现场,即可通过Internet浏览器随时查看CPU状态、报警信息、网络情况。过程变量以图形化方式进行显示,还可以自定义网页,极大地简化了信息的采集操作。
  2、智能高速总线
  Profinet 是西门子推出的基于以太网的智能高速总线,已经是中国国家标准(GB/T 25105-2014 )。该总线有以下特点:
  总线带宽高:1000M/100M自适应
  响应速度快:31.25uS的相应时间
  抗干扰能力强:能在1000V 200kHz的干扰下正常工作。
  超高兼容性:能够兼容TCP/IP 、Open-Tcp、Modbus-TCP等多种给予以太网物理介质的协议,甚至能够在网络上直接传输视频信号,最大限度的利用网络投资。
  自动修复功能:能够在一个节点出现故障的情况下,自动修改数据走向,绕过故障节点,最大程度的保障系统的可用性。
  支持无线通讯:方便在移动部件上的使用,并使工厂内部移动监控成为可能。
  3、I/O站  ET-200SP
  ET-200SP是紧凑型远程I/O站,由接口模块、基座、I/O模块等设备组成。有以下特点:
  密度高 体积小:模块只有火柴盒大小,128个信号占用空间为W120xH138,非常适合在狭小的空间内使用。
  自动诊断:模块出现故障后,会向控制器发送详细故障信息,便于快速排除故障。
  支持带电更换:模块支持带电更换,便于快速处理故障。
  三、功能实现
  1、信息自感知和故障诊断功能
  信息感知的实现:系统在工作过程中通过光电感应、传感器技术、环境信息的智能感知以及数据的智能分析与处理等多种技术手段,实现了屠宰加工各环节的智能化控制以及远程监控与智能报警等功能。系统在运行中会定时轮询各个设备的工作状态、工作负荷、数据流的传递情况,确保全面、精确、不间断的监控系统的运行状况,精确的数据提示可以为用户节省大量人工操作和电力消耗,达到增产、节能、减轻工人劳动强度的效果。
  故障诊断功能的实现:系统保存了所有元器件的状态代码字典,会根据轮询过程中获得的状态代码,自动翻译成对应的文字信息,便于操作人员读取,便于快速排查故障。
  性能指标:受益于系统快速的运算速度,设备的总体轮询时间不大于100mS,单个设备紧急响应的时间不大于10mS,有效地提高工作效率。
  2.远程监控功能
  远程监控能远程、高效、方便地采集生产加工过程中的数据和图像信息,已经成为广大用户在现代自动化管理中监控的最为有效的观察工具。在控制中心,只要一个管理人员的操作,就能够观察和控制多个被控区域,以及远距离区域的监控功能,便于管理层和参观人员了解生产情况,避免参观者携带的细菌进入厂房。远程监控能有效的避免人与生产现场的直接接触,直接断绝外界细菌对产品的感染,极大的节省了劳动力,节约人力成本,间接地为用户增加了收益。管理人员还可通过调看视频监控录像来总结相关经验。
  3、网络通讯功能
  系统采用了以工业标准以太网为标准的Profinet 网络,增加了信息优先级功能,以双绞线和光纤为物理介质,接口类型为RJ45。
  网络组件使用西门子 X2系列及以上的交换机,低功耗、延时短,能适应现场恶劣的工作环境。在网络当中的一个节点出现故障的情况下,网络系统会根据自身状况,重新进行路径规划,绕过故障点,实现自我修复,确保使用的可靠性和寿命,保证数据传输的准确度和安全性。带宽100/1000M自适应,响应时间小于10mS,紧急响应时间小于0.25mS,自修复时间小于200mS。
  此系统网络完全开放,能支持所有基于以太网的标准协议,如TCP/IP,Open TCP, Modbus-TCP等,除了能够实现控制信息的传输外,还能承担部分视频和音频信号的任务,支持无线通讯,方便在移动部件上的使用,并使工厂内部移动监控成为可能。
  4、自适应功能
  自适应的功能是由系统控制器实现,不需要人为干预。自适应功能体现在以下两个方面:
  (1)自动修改和调用程序:控制器能够根据自身控制设备的实际情况智能的判断出当前状况,调用相关的程序,确保生产线最高效的使用。
  (2)自动屏蔽不用的程序:控制器在现场设备出现故障的情况下,根据故障现象和影响的范围停止部分程序的运行,减小故障影响的范围,确保现场安全和非故障设备的正常运行。
  5、信息安全
  SIMATIC S7-1500 中提供一种更为全面的安全保护机制,包括授权级别、模块保护以及通信的完整性等各个方面。
  “信息安全集成”机制确保在互联网上安全运行,而且还可持续提高系统的可用性。
  专有技术保护:加密算法可以有效防范未经授权的访问和修改。这样可以避免设备被仿造,从而确保了投资安全。
  防拷贝保护:可通过绑定SIMATIC 存储卡或CPU 的序列号,确保程序无法在其它设备中运行。这样程序就无法拷贝,而且只能在指定的存储卡或CPU 上运行。
  访问保护:访问保护功能提供一种全面的安全保护功能,可防止未经授权的项目计划更改。采用为各用户组分别设置访问密码,确保具有不同级别的访问权限。此外,安全的CP 1543-1 模块的使用,更是加强了集成防火墙的访问保护。
  操作保护:系统对传输到控制器的数据进行保护,防止对其进行未经授权的访问。控制器可以识别发生变更的工程组态数据或者来自陌生设备的工程组态数据。
  智能制造装备是具有预测、感知、分析、推理、决策、控制功能装备的总称,它是先进制造技术、信息技术和人工智能技术在装备产品上的集成和融合。是传统产业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具,是培育和发展战略性新兴产业的支撑,是实现生产过程和产品使用过程节能减排的重要手段。
  兴隆机械屠宰智能化控制系统的开发研制使自动控制技术、数字控制技术、中央控制技术在成套性一体化生产工艺和加工技术方面实现了有机结合,从而提高了国产生猪屠宰生产线技术水平,能够更好地满足规模以上生猪屠宰企业对先进加工设备的需求,对促进行业技术进步、改善屠宰加工卫生条件、防止产品交叉污染、保障食品卫生安全、降低劳动强度起到了有效地推动作用,进而提高企业的生产效率和经济效益。
  人类生产力水平经历了机器大工业生产、电器技术和计算机技术三次革命,中国在三次产业革命中都做了配角,正在来临的信息技术革命又将深刻影响人类社会,极大地促进社会进步。在这场革命中,兴隆机械愿勇做中国肉类加工装备产业革命前进路上的助推器,以智
  能化屠宰和肉类加工控制系统,为广大肉类加工企业创造更大的利益,在“中国制造”的道路上携手前行!
 
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