基于 PC 的控制技術和 EtherCAT 總線顯著提高過程自動化和數(shù)據(jù)透明度
加拿大 Pépin Industries 公司自 1958 年成立以來一直從事工業(yè)涂料的生產與銷售。當 Pépin 搬遷到一個更大的工廠時，系統(tǒng)集成商 Centris Technologies 采用倍福的開放式控制技術實現(xiàn)了傳統(tǒng)生產過程的自動化，實現(xiàn)現(xiàn)場層與 IT 層之間的連續(xù)通信，確保生產全過程透明化。
工業(yè)涂料是長效、優(yōu)質保護從小型空壓機到工業(yè)重型機械等在惡劣環(huán)境下工作的設備的重要方法。涂料質量的一致性直接關系到表面防護性能以及品牌效應等。傳統(tǒng)制造商 Pépin Industries 主要從事溶劑型工業(yè)涂料的生產，公司一直以快速生產周期聞名。如果根據(jù)行業(yè)標準衡量，其生產批量可能較小，通常只有幾百加侖（1 加侖≈4.5 升），但這種方法讓客戶能夠在需要的時候精確訂購他們需要的量。
過去，耗時的人工流程限制了訂單履行的可追溯性和工廠員工的效率，從而限制了公司的規(guī)?；a能力。當 Pépin 搬到魁北克省考恩斯維爾的新工廠時，他們找到了 Centris Technologies，希望用創(chuàng)新的自動化解決方案實現(xiàn)其傳統(tǒng)業(yè)務的數(shù)字化轉型。這家位于蒙特利爾地區(qū)的系統(tǒng)集成商自 2010 年開始承接涂料廠升級改造業(yè)務，在市場上享有很高的聲譽。"經過多年的發(fā)展，我們的智能工廠服務項目目前已包括自動化和控制、MES 及 SCADA 等工業(yè)軟件，以及 ERP 系統(tǒng)對接和 Web 服務整合。"Centris 公司聯(lián)席總裁 Eric Thibaudeau 說道。
項目專家（左起）：Pépin Industries 公司運營總監(jiān) Francis Pépin；倍福加拿大分公司的區(qū)域銷售經理 Ted Sarazin；以及Centris Technologies 公司項目經理/開發(fā)工程師 Martin Legris
基于 PC 的控制技術大幅提高生產效率
技術升級與更新?lián)Q代的目的是提高精度和透明度，以及產量。Pépin 公司生產部和實驗室主任 Hélène Daigle 說道："過去，我們高度依賴人工流程，因此很難實現(xiàn)全程跟蹤生產過程。操作人員雖然有工作單，但很難弄清楚他們在攪拌混合過程中是否嚴格遵守了操作步驟和配料量。"這樣會導致未通過質量檢驗的涂料返工，或者由于著色效果不佳、成分配比不正確或受到污染而銷毀一個批次的涂料。由于缺乏數(shù)據(jù)記錄，因此很難確定生產過程中存在的問題，也很難在日后糾正這些問題。因此 Pépin 邀請 Centris 公司攻克這一難題。工程團隊利用其 IT 和自動化技術（AT）專業(yè)知識實現(xiàn)了先進的解決方案，包括提高生產過程可追溯性、設備監(jiān)控、預測性維護等。
涂料廠中的一些化學物質容易引發(fā)爆炸，因此設備控制和數(shù)據(jù)采集變得更加復雜。此外，Centris 團隊一直采用工業(yè) PC 技術，但他們以前的供應商提供的控制器面臨著過時、性能不可靠和缺乏互操作性等難題。鑒于之前與倍福加拿大分公司合作的項目取得巨大成功，Centris 公司決定改用倍?；?PC 的控制技術，包括 Pépin 的應用。"Centris 公司負責將傳統(tǒng)系統(tǒng)集成和 IT 解決方案融合于一體，因此他們自然會選擇與倍福合作。"倍福加拿大分公司區(qū)域銷售經理 Ted Sarazin 說道。
數(shù)字化改造后，一臺 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 用于控制涂料生產系統(tǒng)
自動化技術助力優(yōu)化攪拌混合過程
Pépin 的新工廠內有六個用于存放最常見的涂料生產原料的儲存罐，以及用于運送涂料助劑、樹脂、沙子等其它各種原料的搬運箱。自動化系統(tǒng)將物料從儲存罐和搬運箱輸送給正確的攪拌混合工位，并自動進料重新裝滿儲罐。系統(tǒng)可以控制溫度和壓力，同時監(jiān)測原料裝填狀態(tài)等情況。因此，它可以確保每種成分的添加量都足夠，并且在輸送過程中保持適當?shù)恼扯?。過去，操作人員必須在攪拌混合前推著大桶，手動測量各種成分含量，而現(xiàn)在他們通過每臺涂料機自動啟動和管理這些生產過程。無論是手持平板電腦，還是安裝在工位上的平板電腦，都可以簡單地控制和查看數(shù)據(jù)，并在需要時發(fā)出報警。
倍福 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 用作中央控制器。"倍福工業(yè) PC 的性能非常強大，并能夠實現(xiàn)快速循環(huán)。"Centris 公司工業(yè)軟件開發(fā)工程師 Marc-André Duguay 說道。"通過 TwinCAT 軟件（尤其是 ST 語言結構化文本），可以輕松訪問數(shù)據(jù)、進行編程和故障排除。"
倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性和連接性，能夠通過 OPC UA 與 Centris 開發(fā)的 SCADA 進行通信。它還簡化了工廠的本地組網工作，通過 TCP/IP 實現(xiàn)控制器和平板電腦之間的通信。AT 與 IT 技術的融合也有利于 ERP 生產系統(tǒng)的持續(xù)轉型升級。
EtherCAT 通信總線用于實現(xiàn)工廠中各種設備的組網，包括這些空壓機
EtherCAT 甚至可以實現(xiàn)危險區(qū)域的高效組網
EtherCAT 能夠實現(xiàn)連續(xù)的現(xiàn)場級通信。倍福的 ELX 系列 EtherCAT 端子模塊能夠直接連接危險區(qū) 0 區(qū)內的現(xiàn)場設備。這些模塊省去了傳統(tǒng)防爆方案中需要使用的額外防爆外殼和安全隔離柵，降低了系統(tǒng)和人力成本。
"EtherCAT 的配置也非常簡單：我們只需連接 I/O，點擊'掃描'，TwinCAT 就能找到所有節(jié)點。"Marc-André Duguay 補充道。Centris 除了使用倍福的 ELX 端子模塊之外，還使用了大量 IP20 級 EtherCAT 端子模塊，包括用于集成安全功能的 TwinSAFE 端子模塊。通過 EtherCAT 耦合器 EK1100 連接的遠程網段與氣動閥、大型壓縮機、用于混合涂料的變頻器等設備進行通信。EtherCAT 支持線型、樹型和星型等拓撲結構。尤其是環(huán)形拓撲結構，它為 Centris 系統(tǒng)提供所需的線纜冗余。
此外，開放式以太網現(xiàn)場總線簡化了多個廠商架構之間的通信工作。倍福的網關和總線耦合器支持 30 多種重要的通信協(xié)議。例如，倍福 16 端口以太網交換機 CU2016 可以輕松地通過 EtherNet/IP 集成原料計量秤。此外，TwinCAT 可以通過 BACnet 與氣體檢測和通風系統(tǒng)進行通信。此外，樓宇自動化和工業(yè)自動化系統(tǒng)整合于一體，客戶因此能夠在 SCADA 中查看所有通風信息，Marc-André Duguay 解釋道："化學煙霧達到一定濃度后會非常危險，工廠有報警裝置保護操作人員的人身安全，而通過可視化系統(tǒng)可以查看更多關鍵信息。"
藍色 ELX 端子模塊簡化了與危險環(huán)境中現(xiàn)場設備之間的通信，同時降低了原本需要的專用外殼和安全隔離柵的購置成本
溫度和壓力控制對于向攪拌混合工位輸送原料的自動化系統(tǒng)至關重要
自動化和 IT 技術的融合產生了令人驚嘆的結果
Pépin 在完成數(shù)字化轉型后將產量提升了 150% 以上。"有了新系統(tǒng)之后，我們的產能從每天生產 8 個批次增加到 12 個批次，有時甚至能達到 15 個批次，平均每個批次的產量從 180 加侖增加到 300 加侖。"運營總監(jiān) Francis Pépin 說道。新系統(tǒng)不僅幫助這家工業(yè)涂料生產商顯著提高了生產透明度，而且優(yōu)化了生產調度，同時還能夠基于可付諸行動的數(shù)據(jù)洞察力分析和改進流程。精度的提高顯著減少了后期調整工作以及原材料浪費。"更好的生產過程控制將返工的批次數(shù)量從每月的 2 到 3 個減少至每季度只有 1 個。"Hélène Daigle 說道，"由于每個批次產品的大部分配料要么已經過預先稱重，要么來自自動化系統(tǒng)，大大減少了工人在倉庫中尋找原材料花費的時間。"
Centris 認為，基于 PC 和 EtherCAT 的自動化技術的使用還顯著提升了各個項目團隊的工作效率。自從公司改用倍福技術之后，調試時間也縮短了很多，即使對于復雜的系統(tǒng)也是如此。"與倍福這樣的控制系統(tǒng)供應商合作讓我們感到踏實和放心，因為他們在自動化領域始終保持著技術領先地位，并不斷提升產品的技術水平。"Centris 公司創(chuàng)始人之一 Michel Kakos 說道。
