自动化让制造商的设备调试时间减半

    Blentech公司是食品加工设备的主要生产商，最近设计了一种新型的全自动连续大米蒸熟设备，加工用来制作寿司的糯米。由于寿司供应商对于糯米粘度的要求不一样，所以Blentech公司的设备大多数都是定制设备，以适应最终用户的需求。Blentech公司的工程师设计一台设备都以三种标准编程代码模板为基础，然后针对不同的设备要求做定制化编程，例如性能和生产量。这种改变将公司的代码复用率从20-30%提升至60-70%，调试时间节省了一半。
        仅仅20年以前，寿司在美国还是稀罕物，只有在纽约和洛杉矶之类的大城市中的日本餐馆内才能享用到。今天，在美国的大型超市甚至便利店都可以很容易地买到成品寿司。成品寿司在全世界范围的风靡推动了对于细粒糯米的需求，细粒糯米和生鱼构成了大多数寿司的配方，因此，商家也面临着提升产量的压力，新型蒸熟设备呼之欲出。
        很多糯米商家最初都是小型的食品加工作坊，在工业厨房中，使用超大型的锅手动烹饪大米。为了跟上寿司的普及速度，很多这些食品加工作坊需要更精密的系统，具有每小时能够加工500-2000磅糯米的设备。Blentech公司的新型全自动连续大米蒸熟机就能满足这种生产率的要求，同时还能够满足客户对于糯米粘度的要求。
        模块化编程
        Blentech公司的工程师将从三种标准编程代码模板——基本、中等、高级——中选择一种模板作为开始一台设备设计的第一步，然后针对每台设备独特的功能做定制化编程，例如性能和生产量。直到最近，Blentech公司的工程师还仅仅能复用模板中20-30%的代码，因为他们缺乏性能数据与每一台设备的控制系统之间的标准映射格式，这包括与设备状态或者事件数据相关的词汇和定义，例如，一个工程师可能将中止状态描述为向理想状态的变迁过程，而另一个工程师可能将这种状态描述为执行保持状态。
        缺乏统一的设计和模块化的编程平台，就无法提高效率，每一个设计工程师只能复用模板中的一小部分代码，因此，工程师需要花费7周的时间手工进行代码设置和调试，并在用户现场对不同的用户化设备进行校准。
        “我们意识到该是我们的模块化编程代码的时候了，这样一来工程就能够更多地复用代码，减少程序编写时间、维护时间和调试时间。”Blentech公司的首席运营官Dan Voit说道，“模块化编程向导提供可复用的定义、结构和代码，程序员可以更好地利用之前的工作成果。”
        设备设计优化
        为了解决低效率设计问题，同时让用户设备运行地更快，Blentech公司致力于一种集成自动化架构和用于运动和设备控制的编程环境的开发。“很明显设备的这种升级具有很高的经济效益，因为每一台设备的编程时间和安装时间都能够得以降低，”Voit说道，“新型解决方案提供了一种完美的机会，藉此可以重新定义和发现市场——我们的糯米生产厂商——并占领市场。”
        首先进行改变的是Blentech公司的HydraTherm产品，它是一种自动大米蒸熟设备，针对蓬勃发展的寿司市场研发。这个任务并不简单，因为水合物的控制对于熟米和其他谷物的粘度、味道和整体质量至关重要。特别的是，“完全吸收”是生产完美糯米的唯一方式，这要求在蒸煮过程中对加入大米的热水进行精确的控制。HydraTherm的自动命令帮助确保水蒸气在最终用户要求的1%容差内浮动，进而提高产品质量。

HydraTherm大米蒸熟机适用于各种规模的系统，从200公斤/小时到2000公斤/小时处理量。图片来源：Rockwell Automation公司。

        HydraTherm自动完成加水和蒸熟工艺，它使用特有的螺旋钻搅拌大米，浸泡大米、蒸熟大米并在需要的场合加入调味。一个工人就能够操作整个系统，无需指派多个工人在超大的锅前蒸煮大米。采用可编程自动化控制器（PAC）驱动搅拌机，将大米向前翻滚，温和地将大米混合，确保所有的米粒都能够均匀地加热，与蒸汽接触完成水合过程。控制器使用EtherNet/IP以太网协议与设备部件或者其他设备互联。EtherNet/IP确保工程师能够对已经安装在现场的设备进行远程技术支持，简化了在用户现场将此设备与其他设备整合的过程。

独有的HydraTherm蒸熟机设计使用了专门的搅拌系统，能够柔和地翻滚并混合米粒。通过AB CompactLogix PLC和AB变速驱动装置，搅拌器可以实现前向和反向脉冲控制。图片来源：Rockwell Automation公司。

        由于食品加工厂经常需要在任何给定的设备上快速生产不同种类的食物，Blentech公司的工程师们使用了HMI终端来获取预存的设备配置，包括特殊的调味添加剂和水量，然后实施产品切换。新型控制平台还能降低维护成本，因为HydraTherm的零部件比传统大米蒸煮设备的零部件少了75%，修理和清理更简便，库存也大为减少。每一台设备还包括非接触式互锁开关，帮助确保作业人员的安全，开关的传感域很宽，减少不安全接近设备的可能，帮助确保员工和设备安全。
        减少一半调试时间
        由于使用了集成架构，“我们的设备调试时间降低了大约50%，”Voit说道：“现在，工程师们能够复用三个模板中60-70%的编程代码，所以我们能够用更少的时间调试更多的设备。”
        跨设备使用统一的编程环境——包括运动、驱动控制和安全——帮助减少设计和安装时间。统一的编程环境还能为最终用户提供长期的收益，包括快速设备启动、减少维护时间以及在市场需求变化时快速做出响应。
        Blentech公司在其大多数批量烹饪产品流水线上使用了这种控制器。Voit说：“如果用户致电，希望能够在设备上增加或者移除称重传感器，完成另一种产品的生产，那么我们的工程师无需对设备重新进行编程，他们只需要切换到另一种预置配置即可。”这些预置配置已经保存于软件中。在生产线切换时，复用代码的能力能够将宝贵的安装时间和维护时间节省大约70%。
        而且，Blentech公司估计这种新型自动化解决方案能够在设备设计、搭建和调试阶段节省大约50%的工程时间。与自动化供应商之间的合作关系“使我们能够更好地服务客户，为其提供创新的食品加工解决方案，那些一度形如鸡肋的市场领域能够被深度开发，”Voit说道：“他们能够理解我们的独特需求，帮助我们降低设计成本、开发成本以及为用户提供设备的成本。”