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圖1 集裝袋灌裝工位也采用了西門子公司的Siwarex FTA電子稱量設備。

        在過去的一年里，曼海姆市的Unilever公司通過堅持不懈的自動化技術改進使他們的肥皂生產達到了全新的技術水平。自動化技術的改進大大提高了設備可用性；使流程生產與外部設備真正意義上成為統一的控制系統；稱量系統直接納入設備的控制系統使得易于出現故障的連接接口退出了歷史舞臺，并給流程設備的維護保養和運行操作帶來了很多的便利。最值得稱贊的是移動的定量投料設備通過無線技術傳送數據，從而可以對生產流程進行優化。
       自1899年以來，曼海姆市就是一個重要的肥皂生產基地。如今，僅Unilever公司一家企業每年就能生產接近60萬t  Dove品牌的產品和不同中間產品。該公司在世界各地有3個生產廠，是一家全球性的合成肥皂專業生產集團公司。Unilever德國公司的生產負責人Wolfgang  Tuszewski先生說道：“各種合成肥皂生產中的工藝在于肥皂原材料的配料。因此，在這一關鍵工序上需要高技術的設備和高素質的專業人員。”但他不愿過多透露肥皂生產的秘密。
   

與西門子“攜手”
      目前，在曼海姆的生產廠中運行著三條肥皂生產線。其中最新的一條生產線投產于2003年。我們提出的第一個有關自動化技術的基本問題是：應該使用什么樣的控制系統？得到的回答是：標準的解決方案，不能是相互交叉的混合系統。Tuszewski先生說道：“在現有的肥皂生產設備中仍然使用老式的控制系統將是不可行的。我們對三種基于視窗操作系統的設備控制系統進行了對比、詳細的分析比較，最終決定采用西門子公司的Simatic PCS7，包括Simatic Batch，以保障我們的生產流程的自動化。”Unilever公司的系統管理員Frank Rolli先生補充說道：“我們需要的是一個綜合的整體系統，不使用接口技術，以避免接口技術帶來的潛在故障風險。因此對我們來講，分散式配置的外設和Simatic  ET200M以及集成在內的稱量技術、Siwarex FTA是非常重要的。”
   

提高了生產設備的可用性
      PCS7控制系統為Unilever公司使用西門子Siwarex稱量系統鋪平了道路。Tuszewski先生強調說：“我們省略了容易發生故障的、利用串行口連接的耦合電路，提高了生產設備可靠性。”過去，控制系統的“接口”問題層出不窮（出現故障診斷的錯誤、工作記錄中的錯誤），通過直接納入到設備的主控系統中，生產操作者可以隨時準確地了解稱量系統的工作狀態。另外，不僅省略了外部的計量值檢測判別裝置，而且還省略了現場的讀數顯示裝置。Rolli先生解釋說道：“電子模塊的操作和使用更加簡單，采購和維護保養的費用更加低廉，更加節約時間，且安全可靠性更高。兩年來，我們沒有遇到任何故障。”
 

 

   圖2 Siwarex FTA稱量模塊提供了多方面的稱量功能，能夠方便的集成到Simatic S 7和Simatic PCS 7系統之中。

      兩條已使用了16年的生產線的技術改造持續了兩年時間。安裝工人共鋪設了25km長的電纜，重新連接了2500個輸入輸出端子。3.5km長的玻璃纖維穿過了這兩條生產線，為Profibus DP現場總線系統建造了5個Fiberopti—環路；改造了120個電氣控制柜，完全更新了10個控制柜。在這一控制系統的技術改造過程中，拆除了現有的30個稱量裝置，采用了新型的Siwarex FTA稱量裝置。Unilever公司對其整體統一的標準化稱量系統給予了極高的評價。Tuszewski先生說：“這些稱量模塊工作非常可靠，服務也很好，自生產使用之時起，有十年的配件供應保證期。如果我遇到了麻煩，會在最短的時間內得到幫助，這不是每一個供應商都能做到的，而這也恰恰是關鍵所在。”今天，在曼海姆的三條肥皂生產線中共有46個Siwarex稱量系統，11個Siwarex M和35個最新的Siwarex FTA模塊。Rolli先生自豪的說：“它們的功能更強，價格更加低廉。”
    雙管齊下 互不干擾
      在生產線的日常工作過程中，修改控制系統的數據是家常便飯。此時，精心選擇的拓撲網絡結構不僅只是在安全性能方面有著積極的作用和意義，Tuszewski先生解釋說道：“與銅質導線的Profibus DP現場總線系統相比，Fiberoptic電纜其環形網絡結構更加安全可靠。當某處的一根導線斷開時，現場總線中的儀器設備能夠繼續工作，因為它們是雙向連接的。”而銅質電纜，當一根電纜斷開時，所有的現場總線儀器設備都無法工作（嚴重的時候，整個生產線都要停止工作）。“若此時肥皂的膏狀原材料在反應釜中涼了下來，凝固了下來，只有一個辦法可以解決問題——像采煤工人一樣一點點的挖出來。在意外故障出現后，我們的損失將非常慘重。因此，對我們來說高可靠性是非常重要的。”
    Tuszewski先生說道。
    環形結構現場總線系統也允許整個系統在工作的時候分開，接入新的外設。按照這種方法，企業不久前就增加了氧化鋅稱量裝置，實現了自動稱量（原來生產肥皂時所需的這種白色粉末需要人工稱量，每桶10kg）。
    靈活、可靠、移動
      在Unilever公司肥皂生產線中另一個創新成果是兩個移動式稱量裝置。原先人們要用所謂的Plastic Beads裝置為肥皂調配不同的顏料，使肥皂有豐富的色彩。這些顏料是用油進行混合的，用簡單的液體定量稱量方法進行控制。當曼海姆的人們從保護環境的角度開始對肥皂生產線進行技術改造時，負責自動化的技術人員也想出了新的辦法解決顏料定量稱重的問題，其關鍵是要解決好顏料見油后“去皮效應”的難題。Tuszewski先生回憶當時的情況時說：“我們美國生產廠使用的溶液在德國生產廠中沒法使用，因為我們的混合器不是逐個排在一起的，也沒有統一的高度。另外，我們的車間是在兩層樓上進行生產的，要增加就是雙份的。這對我們來講造價就太高了。”最理想的解決辦法是：兩個移動式的、能夠由電梯上下搬運的定量裝置。這兩個移動式定量裝置的設計也有獨特之處：在搬運時它不帶有電源電纜和壓縮空氣管道。在這兩臺定量裝置上只有電源插座和連接壓縮空氣的快速插座。其數據傳送采用的是無線傳送技術，依靠工業Wireless LAN技術實現數據的傳送。由西門子公司提供的一套RFID射頻識別系統保證了操作者始終知道稱量裝置中的顏料是什么顏色。Tuszewski先生說：“移動式稱量裝置允許我們靈活的稱量顏料，保證生產的順利進行。”
                    

                  圖3 簡單方便的集成到Simatic PCS7流程控制系統中的稱量模塊。

      其稱量精度為每100g誤差±1~2g。準確的定量控制精度也直接幫助肥皂生產廠降低了原材料的消耗。Unilever公司的系統管理員Frank Rolli先生補充說道：“節約原材料對我們來講是十分重要的。如果定量控制不精確將浪費資金，此外還會使顏色發生變化，增加了調色的成本。準確的定量是保證產品質量的關鍵所在。”
    創記錄的自動化
      在開始對現有肥皂生產線的技術改造之前，最大的挑戰就是要在短時間內完成改造。控制系統技術改造的時間只有6周，6周后要求生產線必須重新運行，并要求以更高的效率運行。西門子的Simatic PCS7和新的、集成式的Siwarex稱量技術大大的減輕了Unilever公司工程技術人員改造流程設備控制系統的工作量，而改造所耗時間竟少于6周。Tuszewski先生說：“我們比預定的時間提前完成了任務，并且保證了預計的成本費用。新型控制系統的生產節奏也比改造前快了許多。設備更高的自動化程度提高了生產過程的可靠性，減輕了操作者的勞動強度。”德國的肥皂生產廠對他們的技術改造非常滿意，這也使得他們在美國、在丹麥的同事對這種技改方案動心了。