摘要：山東御馨是一家以大豆加工為主要業(yè)務(wù)的企業(yè)，為了滿足日益增長的產(chǎn)量需求，新建了大豆分離蛋白產(chǎn)線和膳食纖維產(chǎn)線，兩條產(chǎn)線均采用西門子的 Simatic PCS 7 控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)的 PID 調(diào)節(jié)控制、可追溯的信息化生產(chǎn)、 IEA 的編程語言和專利的硬件設(shè)計(jì)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)食品安全和生產(chǎn)效率齊步走。
食品行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，山東御馨是一家以大豆加工為主要業(yè)務(wù)的企業(yè)，為了滿足日益增長的產(chǎn)量需求，新建了大豆分離蛋白產(chǎn)線和膳食纖維產(chǎn)線，兩條產(chǎn)線均采用西門子的 Simatic PCS 7 控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)的 PID 調(diào)節(jié)控制、可追溯的信息化生產(chǎn)、 IEA 的編程語言和專利的硬件設(shè)計(jì)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)食品安全和生產(chǎn)效率齊步走。
山東香馳控股集團(tuán)主要從事大豆和玉米加工，年加工大豆250萬噸，玉米50萬噸，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化國家重點(diǎn)龍頭企業(yè)，旗下分布10多家子公司，其中山東御馨生物科技有限公司(下文簡稱山東御馨)是一家大型大豆精深加工企業(yè)，其生產(chǎn)的大豆產(chǎn)品暢銷國內(nèi)，并遠(yuǎn)銷國際40多個國家和地區(qū)，是國內(nèi)外著名食品加工企業(yè)(如可口可樂公司)的重要合作伙伴。
由于市場需求的增長，山東御馨新建了大豆分離蛋白和大豆膳食纖維兩條生產(chǎn)線，年產(chǎn)量均為2萬噸。作為產(chǎn)業(yè)規(guī)模和自動化水平在行業(yè)內(nèi)名列前茅、同時(shí)處于上升期的企業(yè)，山東御馨不忘食品安全重任和企業(yè)發(fā)展大業(yè)，新建的生產(chǎn)線選用了2套西門子的 Simatic PCS 7 系統(tǒng)、4臺西門子 A-compact 電機(jī)和4臺10kV西門子羅賓康高壓變頻器，實(shí)現(xiàn)了食品安全和生產(chǎn)效率齊步走。
安全是食品加工砥柱
談及食品加工，安全是企業(yè)發(fā)展的砥柱，自動化技術(shù)的發(fā)展讓食品生產(chǎn)安全系數(shù)大大提高。首先，在控制精度方面，如過程自動化中常見的溫度、流量的控制，如果用人工控制，多來源于經(jīng)驗(yàn)，操作差異性大，而且難以完全避免人工失誤;Simatic PCS 7 系統(tǒng)則利用其V8.0新版 APL (先進(jìn)過程庫)中提供的豐富 PID 調(diào)節(jié)功能，不僅效率高，最重要的是控制更加精準(zhǔn)，相比于人工調(diào)節(jié)更加可靠;操作畫面上控制塊可顯信息更加全面、靈活。
大豆含有豐富營養(yǎng)元素，可大量提取人們所需要的大豆蛋白及大豆膳食纖維。大豆蛋白可以補(bǔ)充人體內(nèi)所需要的蛋白質(zhì)，而且不含膽固醇，對血管病患者尤為有益，是人類最為熟悉、安全和經(jīng)濟(jì)的植物蛋白質(zhì)資源。大豆膳食纖維具有明顯的降低血漿膽固醇、調(diào)節(jié)胃腸功能及胰島素水平等功能。但大豆的深加工是個復(fù)雜的工藝，如大豆分離蛋白工藝程序?yàn)檩腿?、分離、酸沉、分離、水洗、分離、中和、殺菌、干燥、篩選、超微粉碎等，膳食纖維生產(chǎn)主要包括預(yù)處理、加工、功能改進(jìn)、分離、干燥、粉碎細(xì)化等工序。
如在大豆分離蛋白中的酸沉工藝中，主要利用大豆蛋白在等電 PH 條件下溶解度最小的原理，使之凝聚沉淀。大豆蛋白不是在所有酸性條件下都能凝聚沉淀，必須 PH 值達(dá)到大豆球蛋白的等電點(diǎn)附近時(shí)才能凝聚沉淀。因此只有嚴(yán)格掌握酸沉所需的 PH 值，才能收到滿意的效果。過去的生產(chǎn)需要依靠人工經(jīng)驗(yàn)來控制，誤差大。如今西門子 Simatic PCS 7 中的加酸算法模型，考慮到工藝模型為大滯后屬性，將采用 SCL 高級語言融入人工智能，能精準(zhǔn)計(jì)算所需的酸度，并通過 PID 調(diào)節(jié)加以實(shí)現(xiàn)，使用無需人工手動參與，調(diào)節(jié)更快速、準(zhǔn)確，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定。該模型已成為西門子的專利，為更多食品加工行業(yè)提高質(zhì)量安全控制精度。
其次，食品加工行業(yè)對加工環(huán)境、生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場設(shè)備都有著嚴(yán)格的要求。不僅工藝設(shè)計(jì)要滿足生產(chǎn)需求，同時(shí)要求所有的生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)可追溯，一旦檢測出不合格產(chǎn)品，能快速找到問題根源，控制同類產(chǎn)品在市場上的流通。西門子在食品加工行業(yè)乃至要求更為苛刻的制藥行業(yè)都有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品和解決方案的可靠性和安全性已得到市場認(rèn)可。為用戶提供的 DCS 解決方案中，Simatic PCS 7 系統(tǒng)會對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行控制與記錄，記錄生產(chǎn)鏈對應(yīng)的原材料環(huán)節(jié)、產(chǎn)品序列、供應(yīng)商等，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)的追蹤更加方便，能迅速發(fā)現(xiàn)問題根源所在，進(jìn)而解決問題，保證食品的質(zhì)量和安全。
效率是企業(yè)前進(jìn)的車輪
如果說安全是食品加工企業(yè)的砥柱，決定企業(yè)上升的高度;那么效率就是企業(yè)前進(jìn)的車輪，決定著企業(yè)前進(jìn)的速度。影響效率的原因主要包含兩方面，一是生產(chǎn)線從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的效率;二是生產(chǎn)過程中的效率。
在山東御馨的大豆分離和膳食纖維兩條生產(chǎn)線中，由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜，控制節(jié)點(diǎn)數(shù)近5000點(diǎn)，系統(tǒng)編程是個非常繁重的工作，通常這樣的編程工作需要一個月的時(shí)間才能完成。而西門子的工程師用了一周的時(shí)間就完成了工作，除了工程師自身的高素質(zhì)外，還得益于客戶選用的是 Simatic PCS 7 軟件的最新版本 V8.0，它采用的 IEA 編程方式非常高效。IEA 的操作方式類似于 excel，可以實(shí)現(xiàn)程序的復(fù)制粘貼，不用全部程序都憑借手動輸入;同時(shí)，Simatic PCS 7 中包含 SFC 軟件包，可將部分功能模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成功能包，方便編程。標(biāo)準(zhǔn)化提高了編程效率，也降低了人為因素導(dǎo)致的差異性，減少編程的錯誤率。采用IEA的編程方式，所有的程序繪制在一張表格中，方便排查錯誤，修改工作也因此得到減輕。實(shí)踐證明，采用西門子的 Simatic PCS 7 可減少70%的編程工作。
對于過程行業(yè)來說，對生產(chǎn)效率影響最大的是生產(chǎn)的間斷問題，因此食品加工企業(yè)必須保證生產(chǎn)的連續(xù)性。該項(xiàng)目中，膳食纖維產(chǎn)線和大豆分離蛋白產(chǎn)線根據(jù)工藝不同，控制器的 CPU 分別采用西門子最先進(jìn)的 410smart 和410冗余控制器，它們與生俱來的高處理能力(450MHz RISC)和內(nèi)存(8M work/48M load,32M work/48M load)將給客戶帶來巨大的效益。這兩款CPU都是西門子針對過程自動化領(lǐng)域設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，CPU 處理方式采用西門子專利的事件同步模式，可以減少 CPU 無效占用，相比于時(shí)間同步效率更高。另外，這兩款CPU還具有更快的處理速度，可應(yīng)對過程自動化的復(fù)雜控制，保證連續(xù)化生產(chǎn)。
自動化技術(shù)的發(fā)展，軟、硬件逐漸趨同，系統(tǒng)整體功能性、可靠性的提高才是企業(yè)實(shí)力的體現(xiàn)。在大豆分離蛋白的生產(chǎn)工序中，用堿液提取大豆蛋白后需要分離蛋白萃取液和豆渣，酸沉后亦需分離蛋白凝乳和乳清，這些關(guān)鍵工序?qū)⒅苯佑绊懙降鞍椎墨@得率和最終產(chǎn)品質(zhì)量。然而在分離過程中，分離篩子會高速震動，容易出現(xiàn)設(shè)備位移、接口斷開，導(dǎo)致通訊中斷等問題，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)性。針對這一現(xiàn)象，西門子在 Simatic PCS 7 的硬件設(shè)計(jì)上進(jìn)行了改良，使用更加可靠的工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的接線方式，同時(shí)控制器采用冗余的 CPU ，最大限度保證系統(tǒng)安全。另外，配套的 I/O 模板添加保護(hù)外殼，比裸露板卡更加可靠和安全。PCS7 v8.0 軟件方面也承接之前穩(wěn)定的系統(tǒng)特性，配合以最新APL庫應(yīng)用，使得系統(tǒng)整體功能性和可靠性達(dá)到了前所未有的高度。
除了 Simatic PCS 7 在山東御馨工廠中大顯身手外，作為全球領(lǐng)先的自動化解決方案提供商，西門子還為用戶干燥風(fēng)機(jī)提供了4臺 A-compact 電機(jī)和4臺10kV羅賓康高壓變頻器，為生產(chǎn)節(jié)能增效。與西門子其他產(chǎn)品一樣，電機(jī)與變頻器同樣是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，可以減少用戶的備品備件庫存量，更換方便快捷。西門子標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品深受 OEM 廠商的青睞，越來越多的OEM廠商會選擇西門子的產(chǎn)品并預(yù)留相應(yīng)的接口，讓硬件之間實(shí)現(xiàn)無縫對接。
目前該項(xiàng)目正在進(jìn)行調(diào)試，預(yù)計(jì)2014年10月投產(chǎn)。西門子產(chǎn)品的應(yīng)用不但幫助山東御馨提高了產(chǎn)線的自動化水平，還提高了生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量，使其健康快速地成長。而對于消費(fèi)者來說，收獲的則是一份安心和健康。
如需了解更多信息，請?jiān)L問
（轉(zhuǎn)載）
