Fabricante de ração se concentra na eliminação de falhas

Você já lutou com a necessidade de fazer atualizações de tecnologia ao mesmo tempo em que minimiza os riscos, evita o desligamento de fábricas e maximiza o retorno sobre o investimento? Se sim, você não está sozinho. A Hill’s Pet Nutrition reconheceu a necessidade de atualizar seu sistema de E / S existente em 2006 em sua fábrica em Kentucky para eliminar falhas periódicas envolvendo as entradas analógicas. A empresa implementou tecnologia de controle baseada no controlador de automação programável (PAC) Allen-Bradley ControlLogix da Rockwell Automation com pouco tempo de inatividade. A migração de tecnologia também ajudou a eliminar falhas de E / S e agilizar a programação de software.

Fundada há mais de 50 anos por um veterinário, os produtos de ração para animais de estimação da Hill estão disponíveis em 86 países, com vendas de mais de US $ 1 bilhão. A empresa possui mais de 150 veterinários, nutricionistas e cientistas de alimentos em sua equipe.

As falhas periódicas envolvendo as entradas analógicas faziam com que a manutenção tivesse que ir até o rack de E / S, desconectar a placa e reconectá-la para que o módulo começasse a funcionar novamente.

“Todo o nosso controle de processo para a linha da extrusora é comunicado por meio da entrada analógica, de modo que, quando essa comunicação falha, ela essencialmente desliga o processo”, diz Shane Simmons, engenheiro de sistemas da Hill’s Pet Nutrition. “Depois que a linha da extrusora é desligada, pode levar até uma hora e meia para reconfigurar o sistema e colocar o processo novamente online.”

Além disso, encontrar cartões de substituição estava se tornando mais difícil porque o fornecedor não os estava mais fabricando. A única outra opção era repará-los, potencialmente adicionando atrasos e custos.

Hill também estava preocupada com controladores díspares em suas linhas de matéria-prima, extrusão e embalagem, bem como controladores duplos em sua linha de dosagem, usados ​​para manter uma tolerância restrita em seu processo de mistura de ingredientes. Serviço não confiável, diminuição do conhecimento do operador e aumento dos custos de manutenção e suporte apontavam para um forte caso de migração do sistema de controle.

“Com os contínuos problemas de confiabilidade de nosso sistema de E / S e os controladores existentes chegando ao fim de seu ciclo de vida de tecnologia, percebemos que era hora de uma grande atualização de ambas as plataformas”, explica Simmons. “Precisávamos de um sistema de controle flexível e de alto desempenho que pudesse ser integrado à nossa infraestrutura existente com o mínimo de impacto e fornecer uma estrutura de tecnologia que nos permitisse crescer bem no futuro, protegendo nosso investimento anterior.”

Talvez o maior desafio tenha sido determinar como implementar uma atualização simultânea de ambas as plataformas e, ao mesmo tempo, minimizar o impacto na produção. Os engenheiros determinaram que a melhor abordagem estratégica seria implementar a atualização como parte de um processo multifásico, especialmente considerando as intensas demandas de produção da planta e o impacto potencial em várias linhas.

Hill’s decidiu migrar para a Rockwell Automation e seu ControlLogix PAC. Um fator importante na decisão foi a capacidade do PAC ControlLogix de digitalizar os cartões de E / S existentes enquanto se comunicava com outros controladores na planta. Esta solução ofereceu a Hill uma maneira econômica de converter seu I / O existente para a plataforma Allen-Bradley Flex I / O como parte de uma implementação multifásica.

A primeira fase começou no início de 2008 com a conversão da primeira de suas quatro linhas de extrusora para a tecnologia PAC ControlLogix. Os engenheiros simplesmente desconectaram o I / O do sistema existente e o conectaram ao PAC ControlLogix para testá-lo nos fins de semana. Em seguida, os engenheiros o conectariam de volta ao sistema original com impacto mínimo na produção durante a semana. Isso ajudou a minimizar o tempo de inatividade necessário, permitindo uma atualização em fases.

“Esse foi provavelmente um dos maiores fatores que venderam este projeto”, diz Simmons. “A implementação dessa conversão não exigiu desligar a linha por um período mínimo de seis meses a um ano para substituir mais de 10 racks de E / S, o que seria completamente inaceitável para nossa operação devido ao alto custo do tempo de inatividade.”

A padronização oferece suporte à integração em toda a fábrica
A atualização para o PAC ControlLogix também permitirá que a planta avance em direção à padronização na comunicação de rede EtherNet / IP. Atualmente a planta mantém várias redes, incluindo DeviceNet, Modbus Plus e Data Highway Plus. Reduzi-los a uma única arquitetura de rede ajudará a planta a simplificar a manutenção e a solução de problemas, e levará a uma melhor integração de toda a planta.

Os facilitadores da migração também desempenharam um papel fundamental na abordagem em fases de Hill. Os dois habilitadores de migração usados ​​foram fornecidos pelos parceiros de produto Encompass participantes na Rockwell Automation PartnerNetwork:o módulo Automation Network X-change (AN-X) da Quest Technical Solutions e o módulo de comunicação de porta dupla Modbus Plus da ProSoft Technologies.

O módulo AN-X serve como um banco de dados para todas as interfaces I / O e PAC ControlLogix, vinculando-os e mapeando-os juntos de uma maneira contínua. Este módulo, que substituiu um scanner de E / S existente, lê automaticamente todas as informações da placa de E / S e as passa para o PAC ControlLogix via Ethernet, fornecendo recursos de comunicação em toda a fábrica.

Ele também oferece novos tags que podem ser importados para o software de programação RSLogix 5000 da Rockwell Software. Isso permite uma referência mais fácil a dados de E / S específicos no controlador.

O módulo de comunicação de porta dupla Modbus Plus atua como um módulo de E / S entre a rede Modbus Plus existente e o painel traseiro do controlador ControlLogix. Isso ajuda a fornecer acesso mais fácil à memória do processador para transferência de dados entre o processo e o módulo. Um espaço de registro de 4.000 palavras no módulo troca dados entre o PAC ControlLogix e a rede existente, permitindo que a plataforma PAC ControlLogix se conecte diretamente à rede existente como um par.

A lógica Ladder é usada para transferência de dados entre o módulo e o PAC. Os dados de configuração são obtidos por meio de escada definida pelo usuário. Outras aplicações potenciais da Hill incluem a conexão de controladores ControlLogix a controladores Modicon e a conexão de dispositivos de fala Modbus Plus, como inversores, relés e hardware de monitor de energia ao backplane do controlador Rockwell Automation.

A atualização contínua da primeira linha de extrusora envolverá a conversão do controlador existente para o PAC ControlLogix, junto com cerca de 10 racks de E / S para a plataforma FLEX I / O. A rede Modbus Plus existente será eventualmente substituída por EtherNet / IP.

Além disso, conforme os inversores de frequência variável da fábrica são atualizados, eles serão substituídos por inversores PowerFlex 70 Allen-Bradley.

Ao reduzir seus problemas de confiabilidade de E / S e reduzir o tempo de inatividade, a planta prevê um aumento de produtividade de cerca de 5 por cento. Além disso, os recursos de processamento de alta velocidade do PAC ControlLogix permitirão que a planta substitua os dois controladores em sua linha de dosagem por um único controlador.

Valioso suporte de programação
Depois de implementar os PACs ControlLogix, a planta terá acesso ao suporte local em Bowling Green, Ky., por meio de seu distribuidor local autorizado Allen-Bradley, bem como por meio dos recursos de suporte da Rockwell Automation. Isso é especialmente crucial quando se trata de suporte de programação para o pacote de programação RSLogix 5000 padrão usado com os PACs ControlLogix.

“Encontrar um programador experiente em curto prazo pode ser um desafio, especialmente nesta área do país”, diz Simmons. “Localizar programadores para controladores Allen-Bradley foi uma proposta muito mais fácil - teremos muito mais opções agora.”

O software RSLogix 5000 apresenta instruções adicionais, que permitem aos engenheiros criar conjuntos de instruções personalizadas comumente usadas que podem ser facilmente reutilizadas sem modificação. Isso permite que a fábrica crie bibliotecas padronizadas que podem ajudar a reduzir o tempo de programação e fornecer consistência para ajudar a simplificar a solução de problemas e reduzir os custos de treinamento.

“Diferentes empreiteiros trabalhando em vários processadores em toda a fábrica resultaram no desenvolvimento de uma variedade de códigos de software ao longo dos anos, o que aumentou a complexidade da programação e a necessidade de conhecimento de software mais especializado”, diz Simmons. “Agora, quando programamos em toda a planta, mais do nosso código terá a mesma aparência, fornecendo aos engenheiros instruções mais padronizadas e maior consistência entre os sistemas.”

Além disso, a programação baseada em tag inerente ao software RSLogix 5000 permitirá que a planta mantenha sua configuração de fiação de E / S atual sem alterar muitos dispositivos de campo. Isso ajudará a economizar muito tempo e custo de configuração.

Próxima etapa na migração
“Com os PACs ControlLogix, estamos confiantes de que agora temos um caminho de migração estável e de longo prazo que nos permitirá proteger nosso investimento e dimensionar a tecnologia para atender às nossas necessidades de longo prazo”, explica Simmons.

O projeto de atualização será implementado em fases ao longo de cinco anos e envolverá a atualização de um mínimo de seis dos controladores existentes da planta, incluindo um sistema de controle distribuído (DCS), controladores lógicos programáveis ​​(PLC) e controladores de movimento, para a plataforma ControlLogix PAC. A atualização envolverá todas as principais linhas de produção da planta, incluindo quatro linhas de extrusora, uma linha de ingredientes crus, linha de dosagem e linha de embalagem.

A empresa também está usando este projeto como modelo para suas outras fábricas, incluindo uma nova fábrica em Emporia, Kansas, que será baseada na tecnologia PAC ControlLogix.

“Este projeto é o campo de prova para aquela planta, pois eles estão incorporando muitas de nossas especificações e acompanhando de perto o que estamos fazendo neste local”, diz Simmons. “Estamos liderando o caminho em termos de definição de nosso novo roteiro de tecnologia.”

Para obter mais informações sobre as soluções de migração da Rockwell Automation, visite www.rockwellautomation.com/go/tjmg.

Quest Technical Solutions
www.rockwellautomation.com/go/p-quest

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