애완동물 식품 제조업체는 실패를 제거하는 데 중점을 둡니다

위험을 최소화하고 공장 가동 중단을 방지하며 투자 수익을 최대화하는 동시에 기술을 업그레이드해야 하는 필요성으로 인해 어려움을 겪은 적이 있습니까? 그렇다면 혼자가 아닙니다. Hill's Pet Nutrition은 2006년 켄터키 공장에서 아날로그 입력과 관련된 주기적인 오류를 제거하기 위해 기존 I/O 시스템을 업그레이드해야 할 필요성을 인식했습니다. 이 회사는 가동 중지 시간이 거의 없는 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley ControlLogix PAC(프로그래밍 가능한 자동화 컨트롤러)를 기반으로 하는 제어 기술을 구현했습니다. 기술 마이그레이션은 또한 I/O 오류를 제거하고 소프트웨어 프로그래밍을 간소화하는 데 도움이 되었습니다.

수의사가 50년 이상 전에 설립한 Hill's 애완동물 사료 제품은 86개국에서 판매되고 있으며 매출은 10억 달러 이상입니다. 회사에는 150명 이상의 수의사, 영양사 및 식품 과학자가 있습니다.

아날로그 입력과 관련된 주기적인 오류는 유지 관리가 I/O 랙으로 이동하여 모듈이 다시 작동하기 시작하도록 카드의 플러그를 뽑았다가 다시 연결해야 함을 의미했습니다.

Hill's Pet Nutrition의 시스템 엔지니어인 Shane Simmons는 "압출기 라인에 대한 모든 공정 제어는 아날로그 입력을 통해 통신하므로 해당 통신이 실패하면 본질적으로 공정이 중단됩니다."라고 말합니다. "압출기 라인이 중단되면 시스템을 재구성하고 프로세스를 다시 온라인 상태로 만드는 데 최대 1시간 30분이 소요될 수 있습니다."

또한 공급업체에서 더 이상 카드를 만들지 않기 때문에 교체 카드를 찾는 것이 더 어려워졌습니다. 유일한 다른 옵션은 수리를 받는 것뿐이므로 지연과 비용이 추가될 수 있습니다.

Hill은 또한 원료, 압출 및 포장 라인의 이질적인 컨트롤러와 성분 혼합 공정에 대한 엄격한 허용 오차를 유지하기 위해 사용되는 배치 라인의 이중 컨트롤러에 대해서도 우려했습니다. 신뢰할 수 없는 서비스, 운영자 지식 감소, 유지 관리 및 지원 비용 증가는 제어 시스템 마이그레이션에 대한 강력한 사례를 지적했습니다.

Simmons는 "I/O 시스템과 기존 컨트롤러의 기술 수명 주기가 거의 끝나가는 현재의 안정성 문제로 인해 두 플랫폼 모두의 주요 업그레이드가 필요한 시점임을 깨달았습니다."라고 설명합니다. "우리는 최소한의 영향으로 기존 인프라에 통합할 수 있는 유연한 고성능 제어 시스템이 필요했으며 과거 투자를 보호하면서 미래에도 잘 성장할 수 있는 기술 프레임워크를 제공해야 했습니다."

아마도 가장 큰 과제는 프로덕션에 미치는 영향을 최소화하면서 두 플랫폼의 동시 업그레이드를 구현하는 방법을 결정하는 것이었습니다. 엔지니어는 특히 공장의 집중적인 생산 요구와 여러 라인에 대한 잠재적 영향을 고려하여 다단계 프로세스의 일부로 업그레이드를 구현하는 것이 가장 좋은 전략적 접근 방식이라고 결정했습니다.

Hill's는 Rockwell Automation 및 ControlLogix PAC로 마이그레이션하기로 결정했습니다. 결정의 핵심 요소는 ControlLogix PAC가 기존 I/O 카드를 스캔하는 동시에 플랜트의 다른 컨트롤러와 통신하는 기능이었습니다. 이 솔루션은 Hill의 기존 I/O를 다단계 구현의 일부로 Allen-Bradley Flex I/O 플랫폼으로 변환하는 비용 효율적인 방법을 제공했습니다.

첫 번째 단계는 2008년 초에 4개의 압출기 라인 중 첫 번째 라인을 ControlLogix PAC 기술로 전환하면서 시작되었습니다. 엔지니어는 기존 시스템에서 I/O를 분리하고 ControlLogix PAC에 연결하여 주말에 테스트하기만 하면 됩니다. 그런 다음 엔지니어는 주중에 생산에 미치는 영향을 최소화하면서 원래 시스템에 다시 연결했습니다. 이는 단계적 업그레이드를 허용하면서 필요한 가동 중지 시간을 최소화하는 데 도움이 되었습니다.

Simmons는 "이것이 아마도 이 프로젝트를 판매한 가장 큰 요인 중 하나였을 것입니다."라고 말합니다. "이 변환을 구현하기 위해 10개 이상의 I/O 랙을 교체하기 위해 최소 6개월에서 1년 동안 라인을 중단할 필요가 없었습니다. 이는 높은 가동 중지 시간 비용으로 인해 우리 작업에서 완전히 수용할 수 없었을 것입니다."

표준화는 공장 전반의 통합을 지원합니다.
ControlLogix PAC로의 업그레이드는 또한 공장이 EtherNet/IP 네트워크 통신에 대한 표준화로 나아갈 수 있도록 합니다. 현재 공장은 DeviceNet, Modbus Plus 및 Data Highway Plus를 포함한 여러 네트워크를 유지 관리합니다. 이를 단일 네트워크 아키텍처로 좁히면 플랜트에서 유지 관리 및 문제 해결을 단순화하고 플랜트 전체에 더 나은 통합을 수행하는 데 도움이 됩니다.

마이그레이션 지원자들도 Hill의 단계적 접근 방식에서 핵심적인 역할을 했습니다. 사용된 두 가지 마이그레이션 인에이블러는 로크웰 오토메이션 PartnerNetwork의 참여 Encompass 제품 파트너, 즉 Quest Technical Solutions의 Automation Network X-change(AN-X) 모듈과 ProSoft Technologies의 Modbus Plus 듀얼 포트 통신 모듈에서 제공되었습니다.

AN-X 모듈은 모든 I/O 및 ControlLogix PAC 인터페이스에 대한 데이터베이스 역할을 하여 매끄럽게 연결하고 매핑합니다. 기존 I/O 스캐너를 대체한 이 모듈은 모든 I/O 카드 정보를 자동으로 읽고 이더넷을 통해 ControlLogix PAC에 정보를 전달하여 공장 전반에 걸친 통신 기능을 제공합니다.

또한 Rockwell Software RSLogix 5000 프로그래밍 소프트웨어로 가져올 수 있는 새로운 태그를 제공합니다. 이를 통해 컨트롤러의 특정 I/O 데이터를 더 쉽게 참조할 수 있습니다.

Modbus Plus 듀얼 포트 통신 모듈은 기존 Modbus Plus 네트워크와 ControlLogix 컨트롤러 백플레인 간의 I/O 모듈 역할을 합니다. 이는 프로세스와 모듈 간의 데이터 전송을 위해 프로세서 메모리에 더 쉽게 액세스할 수 있도록 도와줍니다. 모듈의 4,000워드 레지스터 공간은 ControlLogix PAC와 기존 네트워크 간에 데이터를 교환하므로 ControlLogix PAC 플랫폼이 기존 네트워크에 피어로 직접 연결할 수 있습니다.

래더 로직은 모듈과 PAC 간의 데이터 전송에 사용됩니다. 구성 데이터는 사용자 정의 래더를 통해 가져옵니다. 다른 잠재적인 Hill의 애플리케이션에는 ControlLogix 컨트롤러를 Modicon 컨트롤러에 연결하고, 드라이브, 릴레이 및 전원 모니터 하드웨어와 같은 Modbus Plus를 사용하는 장치를 Rockwell Automation 컨트롤러 백플레인에 연결하는 것이 포함됩니다.

첫 번째 압출기 라인의 지속적인 업그레이드에는 기존 컨트롤러를 ControlLogix PAC로, 약 10개의 I/O 랙을 FLEX I/O 플랫폼으로 변환하는 작업이 포함됩니다. 기존 Modbus Plus 네트워크는 결국 EtherNet/IP로 대체됩니다.

또한 공장의 가변 주파수 드라이브가 업데이트되면 Allen-Bradley PowerFlex 70 드라이브로 교체됩니다.

I/O 안정성 문제를 줄이고 가동 중지 시간을 줄임으로써 공장은 약 5%의 생산성 증가를 예상합니다. 또한 ControlLogix PAC의 고속 처리 기능을 통해 플랜트는 일괄 처리 라인의 두 컨트롤러를 단일 컨트롤러로 교체할 수 있습니다.

유용한 프로그래밍 지원
ControlLogix PAC를 구현한 후 공장은 로크웰 오토메이션 지원 기능뿐 아니라 지역 공인 Allen-Bradley 총판을 통해 켄터키 볼링 그린의 지역 지원에 액세스할 수 있습니다. 이는 ControlLogix PAC와 함께 사용되는 표준 RSLogix 5000 프로그래밍 패키지에 대한 프로그래밍 지원과 관련하여 특히 중요합니다.

Simmons는 "특히 이 지역에서는 지식이 풍부한 프로그래머를 단기간에 찾는 것이 어려울 수 있습니다."라고 말합니다. "Allen-Bradley 컨트롤러용 프로그래머를 찾는 것이 훨씬 더 쉬워졌습니다. 이제 더 많은 옵션이 제공될 것입니다."

RSLogix 5000 소프트웨어에는 추가 명령어가 있어 엔지니어가 수정 없이 쉽게 재사용할 수 있는 일반적으로 사용되는 맞춤형 명령어 세트를 생성할 수 있습니다. 이를 통해 플랜트는 프로그래밍 시간을 단축하고 문제 해결을 단순화하고 교육 비용을 줄이는 데 도움이 되는 일관성을 제공할 수 있는 표준화된 라이브러리를 생성할 수 있습니다.

Simmons는 "공장 전체에 걸쳐 여러 프로세서에 대해 작업하는 서로 다른 계약자들로 인해 수년에 걸쳐 다양한 소프트웨어 코드가 개발되어 프로그래밍 복잡성이 증가하고 보다 전문화된 소프트웨어 전문 지식이 필요하게 되었습니다."라고 말합니다. "이제 우리가 공장 전체에서 프로그래밍할 때 더 많은 코드가 동일하게 표시되어 엔지니어에게 시스템 간에 더 표준화된 지침과 더 큰 일관성을 제공할 것입니다."

또한 RSLogix 5000 소프트웨어에 내재된 태그 기반 프로그래밍을 통해 플랜트는 많은 필드 장치를 변경하지 않고도 현재 I/O 배선 구성을 제자리에 유지할 수 있습니다. 이렇게 하면 구성 시간과 비용을 크게 절약할 수 있습니다.

이전의 다음 단계
"ControlLogix PAC를 통해 이제 우리는 투자를 보호하고 장기적인 요구 사항에 맞게 기술을 확장할 수 있는 안정적이고 장기적인 마이그레이션 경로를 갖게 되었다고 확신합니다."라고 Simmons는 설명합니다.

업그레이드 프로젝트는 5년에 걸쳐 단계적으로 구현되며 분산 제어 시스템(DCS), 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 및 모션 컨트롤러를 포함하여 공장의 기존 컨트롤러 중 최소 6개를 ControlLogix PAC 플랫폼으로 업그레이드하는 작업이 포함됩니다. 업그레이드에는 4개의 압출기 라인, 원료 라인, 배치 라인 및 포장 라인을 포함하여 공장의 모든 주요 생산 라인이 포함됩니다.

회사는 또한 이 프로젝트를 ControlLogix PAC 기술을 기반으로 하는 캔자스 주 Emporia의 새 공장을 포함하여 다른 공장의 모델로 사용하고 있습니다.

Simmons는 "이 프로젝트는 우리의 많은 사양을 통합하고 우리가 이 현장에서 하고 있는 일을 매우 밀접하게 따르기 때문에 해당 공장의 시험장입니다."라고 말합니다. "우리는 새로운 기술 로드맵을 정의하는 데 앞장서고 있습니다."

로크웰 오토메이션 마이그레이션 솔루션에 대한 자세한 내용은 www.rockwellautomation.com/go/tjmg를 참조하십시오.

퀘스트 기술 솔루션
www.rockwellautomation.com/go/p-quest

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