挑战
- 为拥有 30,000 头牛的乳牛场优化复杂挤奶作业的运营和维护工作。
解决方案
- PlantPAx® 分布式控制系统 (DCS)
- Allen-Bradley® 可编程控制器
- PowerFlex® 交流驱动器
- Stratix® 以太网托管交换机
- FactoryTalk® View 监控版 (SE)
結果
- 支持集中监控
- 通过统一的界面简化运营和维护
- 减少排障和停机时间
- 使得 CIP 系统周期时间缩短 30 分钟
对于 Bill Millenkamp 和 Susie Millenkamp 来说，他们的农业综合企业之所以能取得成功，是因为他们对优化动物养护和清洁工作充满热忱，并坚持签订严格的协议、开展员工培训和采用先进技术。两人在二十世纪九十年代经营的小牧场如今已发展为一家垂直集成企业，涵盖牧场、农场、饲养场和母牛饲养 (Idaho Jersey Girls Dairy) 等业务。
Millenkamp Cattle, Inc. 运营经理 Mark Harrison 表示：“在任意时间点，我们在爱达荷州杰罗姆县的牧场上都有大约 36,000 头小牛，而 Idaho Jersey Girls Dairy 的乳牛数量也高达 30,000 头左右。”
告别传统挤奶车间
2015 年，随着 1 号奶仓的竣工，挤奶工作量大大增加，于是 Millenkamps 请当地系统集成商 Automation Werx 提供网络、通信和技术支持。Automation Werx 是罗克韦尔自动化的系统集成商 PartnerNetwork™ 计划合作伙伴。
1 号奶仓配备了两个转盘式挤奶车间，每个车间各有 106 个隔间，可为大约 15,000 头乳牛集乳。每个车间各有三个机器人，分别负责挤奶前消毒、乳房刺激和挤奶后乳头消毒。挤奶作业还包括通风、抽水、制冷和就地清洗 (CIP) 系统，以及将牛奶卸载到油罐车的解决方案。
“1 号仓里有许多独立的第三方设备，”Automation Werx 共同所有人 Trevor Steffle 表示，“我们的目标是为乳品提供一个集成系统，帮助工作团队从集中位置监测设备。”
为达成目标，Automation Werx 提供了一套网络监督控制和数据采集 (SCADA) 解决方案，其中采用了罗克韦尔自动化的 FactoryTalk View Site Edition (SE) HMI 软件。
后来，乳牛场计划在五年内将挤奶业务翻一番以上，于是他们再次向 Automation Werx 寻求解决方案。
面向不同设备的统一解决方案
Idaho Jersey Girls 为其 2 号奶仓配备了四个设有相关机器人和辅助系统的转盘式车间，每个车间各有 106 个隔间。Automation Werx 的任务是与多家供应商联手打造一款非常先进的系统，并利用统一的罗克韦尔自动化平台取代第三方控制器。最大限度地缩短停机时间是该项目的主要目标。
“我们每天挤奶 22 小时，然后停机消毒一小时，”Harrison 表示，“另外，牛的生活非常有规律，我们必须在固定时间给它们挤奶。牛儿‘罢工’的代价太大，我们承担不起。”
Automation Werx 以 PlantPAx 分布式控制系统 (DCS) 为基础设计了一套集成式解决方案。该解决方案采用了Allen‑Bradley 可编程控制器、PowerFlex 交流驱动器、Stratix 以太网托管交换机和 FactoryTalk View SE。
“我们在系统的各个节点添加了多级冗余，”Automation Werx 共同所有人 Nick Reichelt 表示，“例如，虽然每个转盘上只需要 5 个驱动器，但我们配备了 7 个，这样就不需要因为维护驱动器而中断运行。”
最重要的是，PlantPAx DCS 通过简单易懂的控制面板提供数据、分析和洞察，帮助工作人员快速应对报警记录和意外停机事件等异常情况。
保持可持续性
Automation Werx 还让控制系统的能力符合乳牛场的可持续发展目标。
“我们耕种了 14,000 多英亩地作为饲料，并将所有的粪便作为肥料堆肥，”Harrison 称，“这很有可能是您见过的最干净的乳制品公司。对于这一点，我们也非常骄傲。”
Idaho Jersey Girls Dairy 还着重于减少清洁和消毒设备时的化学品用量。化学品不仅会对环境产生影响，而且是乳牛场最大的支出。Automation Werx 解决方案可管理所有的化学品配料，包括乳房卫生和牛蹄浴用品一直到 CIP 系统。
Reichelt 解释道：“CIP 系统包括电导传感器，可测量清洁溶液中的化学品含量。为了节约化学品，该系统会收集第一批次最后使用的冲洗液，将其用于下一批次首次冲洗。”
该系统还会重新收集冷却器用水，并将其重新用于冲洗地板和其他清洁工作。
成功永无止境
据该乳制品公司估计，与传统奶仓相比，该 CIP 清洁溶液重新收集的化学品用量减少了 50% 以上。另外，由于批次溶液能保持恒定的水温和化学品温度，CIP 周期时间缩短了 30 分钟左右。
Harrison 表示：“我们刚转向自动化时，都以为至少要学会使用 10 种不同的控制系统才能管理所有设备。但有了这款新系统，我们可以集中监控所有情况，并确切了解发生停机的位置。”
“我们在排除故障上节省的时间甚至无法用数字来衡量，”Harrison 称。
Automation Werx 继续与 Idaho Jersey Girls Dairy 紧密合作，期望未来取得更多符合该公司愿景的功能改进。
“我们的目标是将 1 号奶仓迁移到 PlantPAx 系统，”Steffler 表示，“我们的最终计划是建立覆盖两个奶仓的一整套统一系统，集中进行控制和监测。”
