IA04_-__BATCH批次管理控制产品介绍及演示

IA04-BATCH批次管理控制产品介绍及演示HuiHuangCopyright©2005RockwellAgenda•什么是批次控制?•什么是S88?•自动批次过程•罗克韦尔批量控制和管理方案批处理过程•批次及批次控制•配方•太复杂？Copyright©2011RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.3批处理过程–回锅肉•原料：连皮五花猪肉400克青蒜2根青椒1颗红椒1颗姜片5片，郫县红油豆瓣酱1又1/2大匙料酒1大匙生抽1大匙•设备：厨房，刀具，炒锅，灶，锅铲，匙等•步骤（配方）：1.连皮猪肉，去毛洗净，放入冷水锅内煮至熟，变硬身。2.将煮好的猪肉冲洗干净放凉，切成薄而大的肉片。3.锅内仅放一茶匙油，放入肉片和姜片，用小火慢慢煎炒至出油，表面色泽变金黄色。4.加入1又1/2大匙红油豆瓣酱。5.翻炒至出红油后，再放入一匙生抽，料酒翻炒片刻。6.投入青蒜白及红，青椒7.翻炒至青蒜白及红，青椒断生即可。8.最后放入青蒜叶，翻炒片刻即可出锅。Copyright©2011RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.4批处理过程•间隙性的生产，将有限量的物料按规定的加工顺序在一个或多个设备中加工以获得有限量的产品•用于生产种类繁多但是相对小数量的产品，即牌号多，产量可大可小。•何时•何种设备•如何进行生产6•产品系列化：在同一设备上生产品种多样化的产品，使用同样/不同的工序–满足生产不同产品（多牌号）的需要•多批量：负荷可大可小•柔性化：与生产装置结合好，可根据需要调整生产的工序（SOP），可经常对配方进行更改•设备投资小、生产更新快、高附加值•过程可简单或复杂：单一路径/多路径/网状结构批处理控制系统的特点7批处理控制系统ProcesscontrolandRecipeAccessExcelEtc.DB过程控制配方参数控制器8更复杂的批处理•多种产品/配方•配方的更改•设备共享(仲裁)•多种顺序•多个控制器(Confidential–ForInternalUseOnly)9典型批处理工厂的业务推动力•市场充满了竞争–拥有相似能力工厂之间的竞争–必须更加灵活和对于市场反应更加迅速–满足处理不同订单量而调整批次生产的需要•产品的质量稳定和可重复性•生产周期更短的需要–进入市场的时间可能成为一种新产品的“生存还是毁灭”的问题–将以往的成功案例重新使用已经成为生产新产品的成功方法–管理多种产品变得越来越复杂•商业模式的变更，工厂对信息化系统的需求–人力的缩减带来了资源的差距–时间允许特别多不同样式和方法来进行生产–减少操作和维护费用的压力–减少资金成本–减少项目成本(Confidential–ForInternalUseOnly)10生产挑战•确保产品质量和一致性•手动和自动设备协同工作•设备利用率需要达到最高级别•批处理的时间安排•过程控制设备可视化•配方管理•当前能够在相同（或不同）设备上运行不同（或相同）配方的能力•当发现过程出现问题或者故障时，完备的故障处理和恢复机制•快速的生产转换•可大可小的批处理生产•可信的批处理报告11用户面临的问题？•现在，没有通用模型用于批处理控制。没有对标准达成一致意见，让公司遵守。批处理论坛会议我们要把配方放到控制器子程序中我们要把配方分为不同的口味我们通过在控制器写入硬代码，来实现配方12用户面临的问题？•工程师发现，将不同供应商的设备集成在一起非常困难。因为每个供应商都有自己的方法，解决用户批处理控制问题。供应商A的批处理软件用代码“10”表示控制器正在运行的阶段状态。供应商B的控制器不知道这个代码“10”的意义13用户面临的问题？•工程师和用户很难对批处理控制解决方案进行配置和修改，因为这些代码并没有分解到不同的模块中（子程序）。当他们让我添加一个巧克力与香精的混合配方时，我花费了一周的时间去破译这些代码，最后才编写出巧克力与香精的混合配方14用户面临的问题？•代码在PLC中执行，不得不需要分立的定制MIS系统在整个批处理生产过程中，对原材料进行跟踪和记录。我知道，我们需要从控制器采集数据，但是…需要采集哪些数据呀?…什么时候需要采集数据呀?….你对控制器中的数据有哪些要求呀?…这些数据在什么地方呀?…数据采用什么样的格式标准?…如果改动配方会发生什么情况我们只有一个控制系统工程师，没有IT工程师！(Confidential–ForInternalUseOnly)Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.15在简化批处理控制设计中遇到的挑战•没有描述批处理过程的标准术语存在•每个控制系统供应商定制设计的系统没有任何标准•在每个批处理系统的设计过程中都需要高级别的工程•新过程工序或者新产品制造中所需要的逻辑频繁改变而且所有逻辑需要重新确认•控制系统工程的服务是一直需要的•没有良好定义的方法来解决问题或者故障•批处理过程控制设计中的不变性使其没有能力解决不同过程工序的多种产品•ISA的S88标准–它定义了批处理控制的模型，已经成为众多行业的标准–该标准针对批处理控制，制定了通用的术语。因此，不同的用户可以准确表达他们意图和要求–这些通用的原则、数据和模型，可以将不同供应商的解决方案集成起来–该标准要求对控制器代码进行了定义，将其分解为更小的代码段（控制模块）–采用较小的代码段，更加便于对配方进行修改–如果两个工厂拥有相同、相似的设备，较小的代码段有利于代码的重复使用S8817控制模块-控制泵反应物BFV110FV111反应物AFI103FI106TI109AG107LI108XV102XV105PM101PM104PM112冷却返回反应器1S88–理念存储罐1控制模模块-控制泵设备模块–填充罐•S88的一个主要概念就是将描述生产最终产品的工序（配方）和与现场物理设备相关的控制分离出来–控制器代码将被分解为更小的控制设备的不同代码–控制模块–控制模块组合在一起，执行基本的工艺操作–设备模块–一旦创建设备模块的一个实例，就可以操控的一个实际设备Copyright©2008RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.18ISA-88–GoalRecipePhases(GenerallyinBatchEngine)EquipmentPhases(GenerallyinController)ThegoalforagoodS88baseddesignistoseparateProcessControlfromEquipmentControlHeatParametersReportsHeatOpen/CloseMonitorValveTemperatureMonitorProcessEngineer,Formulator,orProductDeveloperControlsEngineer19S88–理念填充原料A•一旦控制器包含有设备操控所需的控制和设备模块，就只需对按一定顺序组织设备模块，生产特定的产品搅拌排放填充原料A搅拌排放填充原料B加热控制系统批量软件告诉控制系统，需要运行哪些模块，何时运行20S88–理念填充原料A•无需改变控制器代码，就可以修改或者创建一个配方搅拌排放填充原料A搅拌排放填充原料B加热控制系统填充原料B修改配方，无需修改控制器代码!批量软件告诉控制器运行哪个模块，何时运行21S88–理念填充原料A•可以灵活地进行修改，生产不同的产品，不仅仅限于工序修改方面的需要–参数传递–多少，多长时间，等等•当某一步骤完毕，控制器将信息传回，用于生成批处理报表搅拌排放填充原料A搅拌排放填充原料B加热控制系统填充原料B批量软件告诉控制器，需要运行哪些模块，何时运行50lbs10分钟添加50lbs22S88–理念总结•S88将设备控制从如何生产最终产品的工序（配方）中分离出来–这也就是为什么能够为不同的最终产品执行不同的配方，而使用相同的设备。•示例：工程师可以编写阀门的逻辑控制程序，而无需知道它将填充什么东西！同样，同样也适用于搅拌器和排放设备。•这些阀门、搅拌器、加热器、排放设备的控制模块代码编写完毕，这一部分的工作就已经完成。–配方开发变得非常简单，从而能够不需要控制系统工程师的服务就可以完成•在传统系统中通常有很多不同部门的人–新的配方可以被迅速地开发出来并实施，从而提高生产力23S88–理念总结•工艺/生产人员按照工序(配方)调用这些设备模块，从而生产出所需的产品–配方将说明：需要填充什么，用量多少，需要搅拌的时间，什么时候排放•产品相关的特定信息传递给控制模块–例如，需要添加多少原料A，需要混合多长时间？•工序（配方）会因不同的产品而不同，比如低度啤酒、高度啤酒、无酒精啤酒等。因此，该标准将控制和设备模块代码分解为较小的片段，不用对代码进行改动，只需要修改配方即可•在加工过程中，批处理软件会记录、跟踪生产过程中的数据，生成标准的报表，这一方法比使用独立的MIS系统生成报表更加简单、更加容易配置•采用相同的软件，为操作员、控制系统提供统一的接口界面24•拥有电子数据表、DB等等，可以把参数传输给控制器•控制器的逻辑控制生产产品•SQL事务将会被建立还将数据存入数据库中•必须修改电子数据表•必须修改PLC代码•必须修改SQL事务•可能中断数据采集或者控制器代码–维护/停工•设备管理变得困难，降低OEE指标在S88之前配方配方配方AccessExcelRecipeProEtc.DB配方这种方式可能也可以，但是如果必须修改配方和添加配方呢？$$$$$$$$没有批次记录!参数$$25•控制器拥有控制设备的代码–而不是生产产品–使用S88概念来写代码•批处理软/硬件知道如何生产产品（配方）并告诉控制器在特定时间做什么•批处理软/硬件自动完成将数据采集到数据库–知道什么时间采集什么数据•批处理软/硬件中方便的配方更改•PLC代码没有更改•SQL事务没有更改•没有由于控制器代码故障而产生的维护/停工问题•使用仲裁类配方管理设备–提高OEE指标拥有了S88加热混合排放批处理s/wDB这样可以非常好地工作，但是如果出现了配方需要变更或添加呢?$$参数加热混合排放加热混合排放自动完成批处理记录!$$$$$$$$(Confidential–ForInternalUseOnly)26使用S88标准的好处•全球化工程和执行标准–世界范围的解决方案支持和技术培训•减少进入市场的时间–缩短开发、测试和执行新产品或者配方的时间–确保OEM设备对您的批处理环境准备就绪–缩短项目周期来获得过程的启动和运行–改善效率–更快的产品转换–减少生产时间•提升质量–使错误最小化–可重复性–文档记录我们遵循S88标准来执行批处理解决方案27更多关于S88•S88将继续定义完整的设备模型和工序模型–设备模型使设备能够以模块的方式定义企业(公司级)–工序模型定义了企业级的配方的种类–细节问题并不在本课的讨论范围之内过程单元装置设备模块控制模块工序装置工序操作阶段28Copyright©2005RockwellPhaseManagerRSLogix5000withPhaseManagerDiscreteandProcessControlforManufacturingandProductionLogix控制器中支持用PhaseManager创建设备Phase，即以此创建设备控制模块，实现各设备的控制功能。满足ISA-88.01阶段状态模型Copyright©2008RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PhaseManager创建的设备模块•.SteamCreamEggsMilkSugarManualAdds30Copyright©2005Rockwell支持与批量软件的自动同步1)Eachequipmentphasecreatedinthebatchequipmenteditor2)Synchroniz