停止报废，跟踪问题

当格雷格·理查兹于1999年加入宾夕法尼亚州雷丁象限工程塑料制品(EPP)工厂时，他是一个肩负使命的人。控制工程师和维护经理发现，操作员错误和设备故障造成的损失每月高达数千美元，占年度计划外停机时间的5%。

理查兹决心阻止象限EPP的资金流失。该工程热塑性塑料公司生产用于半导体制造、化学加工、食品处理、医疗和汽车行业的机械磨损件。其广泛的热塑性塑料形状是由广泛的工艺形成的，包括铸造，挤压和压缩成型。消除持续亏损和提高效率符合其公司战略，其中包括在全球范围内投资生产和物流基地。

理查兹知道从哪里开始:使用现有的、过时的、混搭的控制系统。他发现来自10家自动化供应商的设备控制着各种生产线。多个控制平台使通信变得复杂，而且没有办法自动捕获历史数据，几乎不可能跟踪、趋势或诊断问题。理查兹说:“对我来说，最重要的是把它们都整合起来。

“我们的产品是高度工程化的材料。原材料成本从每磅1美元到几百美元不等。损坏的产品每英寸可能要花费数千美元。即使是过程中的微小变化也会造成巨大的浪费和停机时间，”Richards说。他补充说，大多数问题经常是重复的，因为没有办法自动检测和诊断故障，而且有缺陷的产品可能在轮班之间被忽略。

作为一名拥有超过12年经验的前系统集成商，Richards知道，通过升级自动化系统，他可以消除报废造成的损失，并减少每年的停机时间。今天，Richards的自动化愿景大约完成了50%;它包括西门子能源和自动化所说的完全集成自动化。

该流程正在升级西门子Simatic S7 315, 317和400控制器，TP 170A和TP 270触摸屏人机界面(HMI)显示器，以及3马力到75马力的Masterdrive驱动器。控制器采用Simatic Step 7软件编程，人机界面可视化采用Simatic WinCC柔性软件编程。pc与plc之间采用以太网通信，I/O通信采用Profibus。

发现原因

在标准化之前，可以在每条生产线上找到多达20个不同品牌的温度控制器、多个压力控制器和图表记录仪，此外还可以使用不同的PLC品牌控制过程。“通过使用Simatic S7 plc，我们可以使用具有多个I/O的相同模拟输入卡，从4到20，从0到10，”Richards说。

“我们可以买一张卡片，然后在工厂的任何地方重复使用，”他继续说。此外，在标准化之前，我们没有温度、加热器电流或压力历史数据。如果线路在午夜发生故障，我们无法判断是操作员改变了温度，还是加热器出了问题。我们不知道线路什么时候或为什么开始出现故障。”

由于一些流程需要20多个小时才能完成，因此在发现问题之前可能会产生巨大的报废成本。理查兹回忆说:“我们可以连续工作一整班，而没有意识到我们正在燃烧材料。”“全部损失可能会令人难以置信。”除了有缺陷的产品外，当一条生产线出现故障时，生产也停止了。这种昂贵的树脂会固化，迫使技术人员拆除整条生产线，然后重新设置流程。解决这个问题可能需要几个小时或几个班次，这取决于设置的大小。

当前预测性维护

许多计划外的停产和报废都是由于物料在生产线上移动时未经检查的加热问题造成的。在过去，Quadrant EPP使用独立的温度报警树。当一个加热器发生故障时，另一个加热器会自动补偿，所以警报不会启动，产品的一侧会燃烧。现在，操作人员几乎立即发现加热器坏了。他们可以关闭线路以停止浪费树脂或在线路运行时更换加热器。

通过触摸屏，操作人员可以即时拍摄加热器电流的“快照”，然后设置警报，当电流变化超过10%时通知他们。此外，现在触摸屏上有食谱和报警设置，操作人员不需要手动输入标准操作程序编号来设置每个控制器。

理查兹说:“历史数据使我们能够比较任何给定时间的温度和压力。”“这包括逐渐增加的压力，或者我们开始在烤箱中失去剖面。我们可以追踪过去60天的变化。”这有助于排除故障。

一个平台，降低成本

理查兹说，通过标准化西门子Simatic Manager软件，他的启动时间和编程时间缩短了50%。当扩建工厂时，他不再需要在多个供应商的plc、操作面板和驱动器上复制已建立的流程。

“我不需要重新创建所有这些标签，”理查兹说。“我只需在Simatic软件中放入一个功能块，发送几个速度和启动信号，就完成了。我可以在部门、工厂或工厂之间的任何地方移动，并重复使用相同的代码。”

此外，整个工厂的触摸屏标准化提高了操作人员的效率和舒适度。理查兹说，通用菜单和面板有助于消除流程错误，并提供操作员所需的警报和趋势信息。

一个工业网络的使用简化了在线问题的解决。在过去，每个平台都需要一个特殊的通信卡，这使得跟踪每个标准变得困难，并增加了平台集成和接口所需的时间。

理查兹说:“我只想和一家总是以同样方式沟通的公司打交道。使用相同的标准可以节省大量的设置时间。

“我可以复制代码，所以从一个设备到另一个设备的学习曲线不会那么陡峭。”Profibus DP和PA通信网络还帮助象限EPP保留了12个传统的西门子545系列plc，其中一个具有1,500至1,600个I/O点，控制约50个PID环路。“当我们升级传统plc时，我所有的I/O和通信仍然是一样的。所以我要做的就是升级处理器。这对我们来说是件大事。”

在升级进行到一半的时候，理查兹说，工厂已经消除了每年5%的停机时间，现在废品的损失可以忽略不计。他对正在进行的进展感到满意，并实现了他的目标。象限EPP可以自动回忆历史数据，因为操作员可以跟踪、趋势和诊断问题，所以错误不会重复。

Richards说，通过plc、驱动器、hmi和控件“在一个公共平台上进行通信、开发和维护，可以更有效地实施项目，并降低设计和启动期间的工程成本。”他说，该系统允许对遗留产品进行集成，并且“有能力向前发展，开发与我们的设计集成的新产品。”

作者信息

Phil Aponte是西门子能源与自动化的HMI和SCADA经理。

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