El fabricante de alimentos para mascotas se enfoca en eliminar fallas

¿Alguna vez ha tenido problemas con la necesidad de realizar actualizaciones tecnológicas mientras se minimiza el riesgo, se evitan los cierres de plantas y se maximiza el retorno de la inversión? Si es así, no estás solo. Hill's Pet Nutrition reconoció la necesidad de actualizar su sistema de E / S existente en 2006 en su planta de Kentucky para eliminar fallas periódicas relacionadas con las entradas analógicas. La compañía implementó tecnología de control basada en el controlador de automatización programable (PAC) ControlLogix de Allen-Bradley de Rockwell Automation con poco tiempo de inactividad. La migración de tecnología también ayudó a eliminar fallas de E / S y optimizar la programación de software.

Fundada hace más de 50 años por un veterinario, los productos alimenticios para mascotas de Hill's están disponibles en 86 países, con ventas de más de mil millones de dólares. La empresa cuenta con más de 150 veterinarios, nutricionistas y científicos de alimentos en su personal.

Las fallas periódicas que involucraban las entradas analógicas significaban que el mantenimiento tendría que salir al rack de E / S, desenchufar la tarjeta y volver a conectarla para que el módulo comenzara a funcionar nuevamente.

"Todo el control de nuestro proceso para la línea de extrusora se comunica a través de la entrada analógica, por lo que cuando esa comunicación falla, básicamente apaga el proceso", dice Shane Simmons, ingeniero de sistemas de Hill's Pet Nutrition. "Una vez que la línea de extrusión se apaga, puede llevar hasta una hora y media reconfigurar el sistema y volver a poner el proceso en línea".

Además, encontrar tarjetas de reemplazo se estaba volviendo más difícil porque el proveedor ya no las fabricaba. La única otra opción era repararlos, lo que podría agregar retrasos y costos.

Hill también estaba preocupado por los controladores dispares en sus líneas de materias primas, extrusión y empaque, así como por los controladores duales en su línea de procesamiento por lotes que se utilizan para mantener una tolerancia estricta en su proceso de mezcla de ingredientes. El servicio poco confiable, la disminución del conocimiento del operador y el aumento de los costos de mantenimiento y soporte apuntaban a un caso sólido para una migración del sistema de control.

“Con los problemas continuos de confiabilidad de nuestro sistema de E / S y los controladores existentes acercándose al final de su ciclo de vida tecnológico, nos dimos cuenta de que era hora de una actualización importante de ambas plataformas”, explica Simmons. "Necesitábamos un sistema de control flexible y de alto rendimiento que pudiera integrarse en nuestra infraestructura existente con un impacto mínimo y proporcionar un marco tecnológico que nos permitiera crecer en el futuro mientras protegíamos nuestra inversión pasada".

Quizás el mayor desafío fue determinar cómo implementar una actualización simultánea de ambas plataformas mientras se minimiza el impacto en la producción. Los ingenieros determinaron que el mejor enfoque estratégico sería implementar la actualización como parte de un proceso multifásico, especialmente considerando las intensas demandas de producción de la planta y el impacto potencial en múltiples líneas.

Hill's decidió migrar a Rockwell Automation y su ControlLogix PAC. Un factor clave en la decisión fue la capacidad del ControlLogix PAC para escanear tarjetas de E / S existentes y al mismo tiempo comunicarse con otros controladores de la planta. Esta solución ofreció a Hill's una forma rentable de convertir su E / S existente a la plataforma Allen-Bradley Flex I / O como parte de una implementación multifase.

La primera fase comenzó a principios de 2008 con la conversión de la primera de sus cuatro líneas de extrusoras a la tecnología ControlLogix PAC. Los ingenieros simplemente desconectaron las E / S del sistema existente y lo conectaron al ControlLogix PAC para probarlo los fines de semana. Luego, los ingenieros lo volverían a conectar al sistema original con un impacto mínimo en la producción durante la semana. Esto ayudó a minimizar el tiempo de inactividad requerido al tiempo que permitió una actualización gradual.

“Ese fue probablemente uno de los factores más importantes que vendieron este proyecto”, dice Simmons. “La implementación de esta conversión no requirió desconectar la línea durante un mínimo de seis meses a un año para reemplazar más de 10 racks de E / S, lo que sería completamente inaceptable para nuestra operación debido al alto costo del tiempo de inactividad”.

La estandarización admite la integración en toda la planta
La actualización al ControlLogix PAC también permitirá que la planta avance hacia la estandarización de la comunicación de red EtherNet / IP. Actualmente, la planta mantiene múltiples redes, incluidas DeviceNet, Modbus Plus y Data Highway Plus. Reducirlos a una única arquitectura de red ayudará a la planta a simplificar el mantenimiento y la resolución de problemas, y conducirá a una mejor integración en toda la planta.

Los facilitadores de la migración también desempeñaron un papel clave en el enfoque por fases de Hill. Los dos habilitadores de migración utilizados fueron proporcionados por los socios de productos de Encompass participantes en la red de socios de Rockwell Automation:el módulo Automation Network X-change (AN-X) de Quest Technical Solutions y el módulo de comunicaciones de doble puerto Modbus Plus de ProSoft Technologies.

El módulo AN-X sirve como base de datos para todas las E / S y la interfaz ControlLogix PAC, vinculándolas y mapeándolas juntas de manera transparente. Este módulo, que reemplazó a un escáner de E / S existente, lee automáticamente toda la información de la tarjeta de E / S y pasa la información al PAC ControlLogix a través de Ethernet, lo que proporciona capacidades de comunicación en toda la planta.

También ofrece etiquetas nuevas que se pueden importar al software de programación RSLogix 5000 de Rockwell Software. Esto permite una referencia más fácil a datos de E / S específicos en el controlador.

El módulo de comunicaciones de doble puerto Modbus Plus actúa como un módulo de E / S entre la red Modbus Plus existente y la placa posterior del controlador ControlLogix. Esto ayuda a proporcionar un acceso más fácil a la memoria del procesador para la transferencia de datos entre el proceso y el módulo. Un espacio de registro de 4000 palabras en el módulo intercambia datos entre ControlLogix PAC y la red existente, lo que permite que la plataforma ControlLogix PAC se conecte directamente a la red existente como un par.

La lógica de escalera se utiliza para la transferencia de datos entre el módulo y el PAC. Los datos de configuración se obtienen a través de una escalera definida por el usuario. Otras aplicaciones potenciales de Hill incluyen la conexión de controladores ControlLogix a controladores Modicon y la conexión de dispositivos que hablan Modbus Plus, como variadores, relés y hardware de monitorización de energía, a la placa posterior del controlador de Rockwell Automation.

La actualización continua de la primera línea de extrusoras implicará la conversión del controlador existente al ControlLogix PAC, junto con aproximadamente 10 racks de E / S a la plataforma FLEX I / O. La red Modbus Plus existente eventualmente será reemplazada por EtherNet / IP.

Además, a medida que se actualicen los variadores de frecuencia en la planta, serán reemplazados por variadores Allen-Bradley PowerFlex 70.

Al reducir sus problemas de confiabilidad de E / S y reducir el tiempo de inactividad, la planta anticipa un aumento de productividad de aproximadamente un 5 por ciento. Además, las capacidades de procesamiento de alta velocidad del ControlLogix PAC permitirán que la planta reemplace los dos controladores en su línea de procesamiento por lotes con un solo controlador.

Soporte de programación valioso
Después de implementar los PAC ControlLogix, la planta tendrá acceso a soporte local en Bowling Green, Ky., a través de su distribuidor Allen-Bradley autorizado local, así como a través de las capacidades de soporte de Rockwell Automation. Esto es especialmente crucial cuando se trata de soporte de programación para el paquete de programación RSLogix 5000 estándar que se usa con los PAC ControlLogix.

“Encontrar un programador experto con poca antelación puede ser un desafío, especialmente en esta área del país”, dice Simmons. “Encontrar programadores para controladores Allen-Bradley ha sido una propuesta mucho más sencilla; ahora tendremos muchas más opciones”.

El software RSLogix 5000 incluye instrucciones complementarias que permiten a los ingenieros crear conjuntos de instrucciones personalizadas de uso común que se pueden reutilizar fácilmente sin modificaciones. Esto permite que la planta cree bibliotecas estandarizadas que pueden ayudar a reducir el tiempo de programación y proporcionar consistencia para ayudar a simplificar la resolución de problemas y reducir los costos de capacitación.

“Los diferentes contratistas que trabajan en varios procesadores en toda la planta dieron como resultado el desarrollo de una variedad de códigos de software a lo largo de los años, lo que aumentó la complejidad de la programación y la necesidad de conocimientos de software más especializados”, dice Simmons. "Ahora, cuando programemos en toda la planta, una mayor parte de nuestro código tendrá el mismo aspecto, lo que proporcionará a los ingenieros instrucciones más estandarizadas y una mayor coherencia entre los sistemas".

Además, la programación basada en etiquetas inherente al software RSLogix 5000 permitirá que la planta mantenga su configuración actual de cableado de E / S sin cambiar muchos dispositivos de campo. Esto ayudará a ahorrar una gran cantidad de tiempo y costos de configuración.

Siguiente paso en la migración
"Con los PAC ControlLogix, estamos seguros de que ahora tenemos una ruta de migración estable a largo plazo que nos permitirá proteger nuestra inversión y escalar la tecnología para satisfacer nuestras necesidades a largo plazo", explica Simmons.

El proyecto de actualización se implementará en fases durante cinco años e implicará la actualización de un mínimo de seis de los controladores existentes de la planta, incluido un sistema de control distribuido (DCS), controladores lógicos programables (PLC) y controladores de movimiento, a la plataforma ControlLogix PAC. La actualización involucrará todas las principales líneas de producción de la planta, incluidas cuatro líneas de extrusoras, una línea de materias primas, una línea de procesamiento por lotes y una línea de envasado.

La compañía también está utilizando este proyecto como modelo para sus otras plantas, incluida una nueva planta en Emporia, Kansas, que se basará en la tecnología ControlLogix PAC.

"Este proyecto es el campo de pruebas para esa planta, ya que están incorporando muchas de nuestras especificaciones y están siguiendo muy de cerca lo que estamos haciendo en este sitio", dice Simmons. "Estamos liderando el camino en términos de definir nuestra nueva hoja de ruta tecnológica".

Para obtener más información sobre las soluciones de migración de Rockwell Automation, visite www.rockwellautomation.com/go/tjmg.

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