自动化提高了菜籽油的产量

当ZT型Kruszwica希望在波兰Kruszwica的新菜籽油加工厂实现全自动化，它实施了艾默生过程管理PlantWeb数字工厂架构与DeltaV数字自动化和hart支持的智能设备。与之前的工厂相比，这大大减少了所有公用设施的使用，将维护成本降低了50%，并成为该公司全球最高效的植物油加工基地之一。

波兰是世界第七大菜籽油生产国，拥有庞大的国内食用油市场。主要生产商是世界最大的油籽油和瓶装植物油生产商邦吉(Bunge)的子公司ZT Kruszwica。在波兰，ZT kruszwiica以32%的市场份额占据领先地位。该公司为广泛的客户生产产品，并拥有自己的品牌Kujawski，这是该国领先的瓶装油品牌。

(Kujawski在波兰使用了一些非常有创意的电视广告，包括这个广告，它对石油的生产过程进行了非常有趣和迷人的解释，尽管在技术上有些不准确。视频的第二部分展示了如何创建计算机生成的图像并将其与现场动作相结合。在试验.）

该公司在波兰和当地欧盟市场为食品服务和商业应用分销人造黄油和起酥油，并且是油菜粕的重要供应商，油菜粕是动物营养的重要组成部分。2006年，ZT Kruszwica从使用认证播种材料的种植园购买了39.79万吨(占国内总产量的25%)优质油菜籽。

取代过时的技术

ZT Kruszwica目前在波兰的Kruszwica、Brzeg和格但斯克镇经营油籽加工厂。Kruszwica工厂于2001年由法国石油加工企业Cereol从州政府手中收购。当时，它是波兰同类工厂中自动化程度最高的工厂之一。然而，工艺设备从20世纪50年代开始，控制由手动或气动阀组成，非常简单，过时的PLC。州政府没有对原来的Kruszwica工厂进行升级改造，而是要求新的所有者对位于原址道路另一侧的绿地工厂进行重大投资。2002年，邦吉收购了Cereol的控股权，并继承了该项目。

随着2001年对现有工厂的收购，Cereol获得了大约60%的波兰市场。这样做的代价是，它将实现一个新的、更高效的设施。工厂需要在全球市场上具有竞争力，以确保在可预见的未来生产将留在波兰，同时也增加了能够扩大出口到欧盟其他国家的可能性。

为了巩固公司在植物油脂市场的领先地位，新设备配备了尖端的工艺工程，以及采用先进过程控制体系结构的全自动工厂。该工厂需要非常高效和经济地运行。ZT Kruszwica热衷于简化运营成本，并实施优化工艺参数的解决方案，从而减少能源和公用事业的使用。

食品GMP

ZT Kruszwica还希望确保始终如一的高产品质量，符合其良好生产规范(GMP)政策。本政策的目的是控制和管理生产过程，以确保产品的质量和可追溯性。这家公司是因此，寻找一种解决方案，将紧密，准确的过程控制与出色的可追溯性相结合。

严格的控制确保了最小的工艺变异性，从而减少了不合规格的产品和其他质量问题，减少了浪费和返工。此外，它还减少了生产过程对环境的影响。ZT kruszwiica环境政策旨在根据欧洲标准减少水消耗和废水，以及其他废物，并尽量减少大气排放。

为了满足这些规定，需要一个完全自动化的工厂，由工厂架构支持，该工厂架构应用开放通信标准来连接工厂范围内网络中的大量监控设备、系统和应用程序。这种方法可确保在任何需要的地方都可以获得关键的工厂操作数据。ZT Kruszwica工厂自动化专家/自动化项目组负责人Jacek Brauer负责为整个工厂提供自动化控制解决方案，包括工厂内的全部流程。

启动自动化更新

2002年，ZT Kruszwica选择了基于艾默生PlantWeb数字工厂架构的自动化解决方案，采用DeltaV自动化系统和HART通信，旨在将整个工厂的智能设备联网。

HART为该公司提供了一种简单的方法，可以实时更改测量设备的范围和单位。HART数字通信的选择考虑了未来的发展，因为它被视为从4-20 mA的自然发展，而不会使事情过于复杂。仪器工程师希望确保所需的任何修改或更改都可以在现场快速轻松地完成。此外，在原来的工厂中使用了许多HART发射机。

Brauer确信，使用数字架构将比他所评估的基于PLC的系统提供更高的效率。当整个工厂的每一个工序都可以通过一个工程站进行控制和配置时，布劳尔觉得这是一个很容易的选择。尽管如此，他还是希望保留操作员的控制权，让他们有能力自己管理和推动过程。

该公司还有一些额外的要求:

•自动化解决方案必须符合IEC61131-3在一个配置环境和一个数据库中的顺序图。
•系统必须非常稳定，易于实现和维护。
•高效的初创企业对于产生更快的投资回报至关重要。该解决方案必须不会产生额外的成本来维持工厂的运行。
•不应对新项目或对现有设备的修改产生额外的外部工程成本。

看到改善

与老工厂相比，新工厂的日产量几乎翻了一番，从700吨增加到1300吨。这在很大程度上是因为安装了新的机器，包括一个更大的提取器。数字架构有助于进一步提高生产水平。通过访问更多的测量数据，ZT Kruszwica已经能够识别过程中的瓶颈，他们随后已经解决了这些瓶颈，以提高产量。

艾默生的DeltaV自动化系统在帮助减少过程中的可变性方面发挥了关键作用。通过提供对趋势数据的方便访问，该系统可以快速发现过程中与最佳水平的偏差。利用这些信息，Brauer修改和改进了系统运行的算法，更有效地优化了过程。这意味着ZT kruszwiica已经能够在不影响最终产品质量的情况下，使工厂更接近其最大产能。

在过滤和漂白过程的某些部分，这导致了高达50%的改进，自启动以来，由于减少了生产过程中的可变性，新工厂的产量增加了10%。

Brauer说:“这些改进意义重大，证明了使用精密自动化解决方案的价值，该解决方案提供了严格的控制，并大大提高了精度。”“实施新算法非常容易，所以我们可以很快对流程进行改进。”

找到具体的节省

新工厂的数字化架构帮助节省了宝贵的资源，减少了原材料和公用设施的使用量。例如，己烷的消耗和漂白土的使用减少了25%。这是德尔塔系统运行的程序不断改进的结果。一种新的闭环系统，将水返回到过程中，减少了75%的用水量。

任何食品或饮料加工厂的基本要求是能够提供易于访问的高质量历史生产数据，以确保产品的可追溯性和安全性。历史数据还支持ZT Kruszwica的综合质量体系，该体系符合国际标准ISO 9001:2000，并包含危害分析和关键控制点(HACCP)，这是一种系统的食品安全预防方法。艾默生的DeltaV可以轻松访问操作和其他管理功能的历史数据，例如报告和计费。该系统在其历史软件中收集所有必要的数据和信息，以提供产品可追溯性。其灵活的报告功能满足各种内部和外部客户的复杂需求，包括分析证书。也有能力集成企业级系统，包括企业资源规划(ERP)。

“满足可追溯性的要求对我们来说非常重要，但DeltaV自动化系统提供的额外好处是可以轻松访问存储的高价值数据在历史学家的内部，”布劳尔说。“我们使用这些数据来分析过程，并找出故障或需要改进的地方。现在，整个过程中的每一次测量和行动都被记录下来。”

自动化控制是一个很好的工具，可以帮助减少人为错误，这很容易降低最终产品的一致性和质量。自动化系统使用Brauer编写的复杂算法来优化过程，从而减少能源和原材料损失，同时保持一致的质量。

自动化的改进也有助于节省ZT kruszwiica的能源。一个例子是在热交换器上引入新的温度测量点。现在使用了四个温度变送器，而以前只有一个。从这些额外的仪器中获得的增加的数据表明，热交换器的效率只有50%。通过自动化系统对这部分流程的运行程序进行改进，工厂的效率提高到90%，每月节约能源1,300吉焦，每年节省能源77,000欧元。

作为数字自动化解决方案的一部分，智能设备用于测量和监控从提取到最终产品的过程的各个方面。这包括连续测量油流量和密度，控制在脱胶、苛性精炼和漂白过程中使用的各种化学品和气体，以及公用事业。对最终储罐内的油的温度和液位进行监控，并计算交付给客户的产品数量以进行保管转移。

一个复杂的过程

清洗和干燥的油菜籽主要来自国内生产商，储存在现场的18个大型(40米高)混凝土筒仓中。在预处理之后，油菜籽被压碎，剥皮，加热，然后螺旋压榨机提取最高质量的初榨油。剩下的种子然后通过溶剂萃取过程获得最终的8%到10%。这是与初榨油分开处理的。提取后剩下的副产品是用于动物饲料的油菜粕。

粗菜籽油，直接从破碎操作，是非常苦的，因为它的高天然酸含量。在这种形式下，它不被认为是可食用的，需要大量的加工才能提供商业上可接受的产品。原油要经过一系列的净化过程。首先，它被加热并与磷酸密集混合，以优化树胶和微量金属的沉淀。接下来，它要经过一个苛性钠溶液与经过处理的油混合的苛性钠精炼过程。这样就中和了油中的酸和游离脂肪酸。苛性碱反应产生肥皂，肥皂被冲洗出来，用作制造肥皂的原料。

一旦中和和洗涤，用漂白粘土处理油，以去除任何剩余的颜色杂质和残留物质。最后，对漂白后的油进行除臭处理，从而得到具有商业上可接受的风味和颜色的产品。该过程提供无味的透明油，带有轻微的淡金色。此时，液体油可以装瓶，也可以输送硬化。在这里，催化剂和氢气被引入以生产固体产品，经过混合以产生最终产品。硬化油作为人造黄油和植物脂肪加工厂的基础成分，也位于现场。

在这些过程中，一条流将液体油输送到最终产品储罐，另一条流将固体油输送到一个单独的设施。液体储油罐被加热，特别是在冬季，以保持最佳的油温，使其保持稳定并处于最佳状态。有50个最终批次储罐，每个储罐中含有的成品在颜色、气味和稠度上都有特定的变化，这取决于特定的客户要求。根据需求，ZT Kruszwica生产总共50到60种最终产品，包括两种主要的瓶装油(压榨和提取)，以及一系列人造黄油和食品配料。每年总共生产约10万吨液态油、5 -6万吨人造黄油和4 -5万吨食品配料。

实现自动化

Kruszwica工厂的不同寻常之处在于，它为许多外部客户生产非常广泛的最终产品。虽然工厂作为一个连续过程运行，但它使用一个准批处理系统，有许多序列来生产不同类型的最终产品。然后通过一个由管道、接头和控制阀组成的独特系统，将它们送到不同客户的不同批次储罐。整个过程是完全自动化的，使用了100多个鲍曼和费舍控制阀，以及950多个装有艾默生El-O-Matic执行器的ON/OFF阀，所有这些都由自动化系统控制。该系统提供了一个非常高效和清洁的最终分销环境。

该系统有6200个I/O和1000个HART设备，包括变送器和阀门。例如，由于能够处理脏的原料油，ZT Kruszwica在整个过程中选择了Micro Motion科里奥利质量流量计，而不是他们以前使用的可变面积流量计。科里奥利流量计也用于测量在精炼步骤之间移动的原油的流量和密度，因为它们准确，可靠，使用简单。公用事业测量罗斯蒙特涡流流量计和磁性法兰流量计。

采用Rosemount 3144温度变送器和3051压力变送器，满足HACCP要求。这些设备上的双传感器意味着，DeltaV无需重新校准以符合法规，而是计算两个传感器之间的差异，从而有效地允许一个审计另一个。

总的来说，维护成本比以前的工厂低50%。新的高质量测量和控制设备是减少这一数字的重要因素，因为它们需要更少的维护。新的自动化解决方案消除了监控设备的需要，并且已经实施了新的程序来快速有效地解决问题。

Brauer说:“我们在整个过程中都安装了测量点，使用DeltaV系统，我们能够快速识别单个机器(如泵)是否存在任何问题。”“我们没有时间单独实时监控所有设备，但我们可以查看测量数据趋势，以快速识别和纠正故障。”

一旦所需数量的成品油被送到各个批次储罐，它们就会通过两种方法之一出售给客户。该产品可以通过卡车或轨道车的石油转移批量交付，也可以在现场装瓶和包装。在这两种情况下，从储罐中取出的油都是用流量计测量的，体积数据通过HART发送并记录在系统中。该系统可以提供所需的信息，以打印出交付油量的收据，并由此生成发票。Kruszwica工厂也有一个装瓶设施，在那里测量的油被装瓶和包装到客户的规格。固体产品，如人造黄油，进入设备进行包装。加压氮气迫使固体产品通过管道到包装设备。

小型自动化团队

由于整个自动化项目主要由Jacek Brauer和Zbigniew Klesyk两人团队承担，因此在配置控制系统时获得供应商的支持非常重要。与此同时，ZT kruszwiica热衷于保持独特的生产过程和内部控制设置，而不是将工作外包给集成商甚至控制设备供应商。所以布劳尔承担了大部分的编程和设置工作。由于数字架构和与HART设备在现场通信的能力，这是唯一实用的。

布劳尔只参加了一天的配置培训课程，就开始了系统编程。他发现系统的排序语言非常容易适应他们的需要，并且能够创建自己的编程工具来自动生成控制策略。微软的Excel也被用来加快过程中类似部分的设置。DeltaV自动生成80%的配置文件，仿真特性大大减少了创建代码所需的时间，从而大大缩短了启动时间。所有的测量设备都使用公司提供的参数进行了预配置。

在启动之前，Brauer使用AMS Suite预测性维护软件来确保设备的安装和配置正确。这有助于加速调试，并有助于成功启动。如果有问题，可以查询系统显示仪器和阀门数据的工厂位置，物理网络，或其他标准。对于小型ZT Kruszwica团队来说，这是一个强大的工具，因为它允许他们的内部员工在两天内配置工厂的各个部分．

维护软件现在检查流量计的传感器错误，并检查和重新校准液位设备。它还用于监测关键设备的健康状况，特别是那些处于危险区域的设备。在危险区域很难移除发射器，因此AMS Suite使其更容易重新配置。

艾默生在工厂初始启动期间为现场设备提供了全面支持，但ZT Kruszwica有足够的信心处理控制系统的各个方面，并在不需要现场支持的情况下自行修改系统。

Brauer指出:“最快的启动程序，包括大约250个I/O点，只需要两个小时，由我们的一名员工完成，没有自动化专家或程序员的帮助。”“我们在三年内启动了30个新工艺，只有一个两人的工程团队，每次DeltaV的功能都大大缩短了启动时间。”

扩大技术选择

在2002年决定将数字架构主要基于包含HART连接的智能设备之后，随后又逐渐将其他通信技术纳入其中。2004年，基金会决定安装现场总线连接炼油厂内质量流量计的网络。这使得ZT kruszwiica获得了这种替代技术的经验。

全自动化工厂使ZT kruszwiica能够最大限度地利用设施并提高产量。将这一过程完全交给操作人员，使ZT Kruszwica能够优化生产水平，同时确保始终如一的高质量最终产品。此外，能源和公用事业的使用也减少了。访问历史工艺数据的能力，加上ZT kruszwiica不断提高生产的愿望，将在未来取得更大的成果。

Piotr Burgs，艾默生过程管理

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