全集成過程和樓宇自動化

　　Engelhard Arzneimittel 公司位於美因河畔的法蘭克福，公司創立於 1872 年，至今已有 150 年的曆史，它是一家家族式企業，目前已發展到第五代。其位於法蘭克福附近的下多爾費爾登工廠共有職工 450 名
，其中從事生產類工作的約有 100 人。2019 年，Engelhard 為應對需求的巨大增長，建造了一棟新的行政大樓和一座生產大樓。公司在設計大樓時最注重的是建築能效和可持續性。生產大樓於 2020 年夏天竣工
，麵積約為 10000 平方米
，能源足跡低於德國 KfW 55 新xin建jian築zhu能neng源yuan標biao準zhun規gui定ding的de最zui大da值zhi，更geng重zhong要yao的de是shi，新xin建jian的de液ye體ti製zhi劑ji生sheng產chan設she施shi完wan全quan使shi用yong綠lv電dian。公gong司si還hai擁yong有you自zi己ji的de太tai陽yang能neng光guang伏fu發fa電dian係xi統tong，可ke以yi滿man足zu企qi業ye自zi身shen約yue 20% 的電力需求。

　　在儲罐設施和清管係統等區域
，信號通過防護等級為 IP67 的 EtherCAT 端子盒采集。

　　Engelhard Arzneimittel 公司工程部主管 Rüdiger John 負責整個自動化項目的實施，包括液體製劑生產線的規劃、實施以及調試
，期間倍福係統工程部為其提供技術支持。“早在 2014 年我們第一次在舊廠房中配備倍福技術時，我就被基於 PC 的控製技術所帶來的靈活性深深吸引。”John 說道，他對於與倍福係統工程部的 Stefan Maßmann
、Andreas Wieners 和 Jürgen Bolte 之間的稱讚不已。

　　下多爾費爾登工廠主要生產液體製劑。“工廠主要生產 Prospan 止咳糖漿等液體產品，將它們封裝到小袋包裝中，工廠還能生產止咳藥。”John 在解釋工廠的經營範圍時說道。此外，Engelhard 公司的產品還包括洗必泰等牙科專用漱口水，以及 Velgastin 西甲矽油等嬰幼兒滴劑。“我們目前正在分析在該工廠生產這些產品是否有意義。”John 說道。每當生產線轉換新產品時，就會自動啟動各項清潔周期，這也是工廠的特色之一。“我們在 TwinCAT 控製平台中創建了各種清洗周期以及液體製劑生產配方
，然後在基於 TwinCAT HMI 的配方管理係統中實現。”Stefan Maßmann 說道，他從自動化項目的最初規劃階段開始就一直與 Andreas Wieners 和 Jürgen Bolte 合作
，提供技術支持。

　　咳嗽糖漿
、止咳藥水以及其它液體製劑

　　Engelhard 公司的下多爾費爾登工廠主要生產和包裝銷往全球市場的藥品。新設備的存儲和產能設計用於滿足這種規模的生產：僅五個批次內就包含了兩個容積為 10,000 升的容器和三個容積為 5000 升的容器。此外，還有額外的儲罐用於存放基本物質和中間產品。這個生產區域主要使用防護等級高達 IP67 的 EtherCAT 端子模塊，采集傳感器和執行器發出的信號。

　　所有的控製和自動化技術都由倍福係統工程部采用 TwinCAT 3 平台設計和編程。

　　Rüdiger John 根據他之前在建造生產車間時的經驗，采用了倍福基於 PC 的控製技術確保生產過程順利進行。其中，Elektro Beckhoff（倍福集團旗下公司）負責完成大部分的電氣規劃和安裝工作
，Andreas Wieners 說道：“這顯著簡化了我們將樓宇設備集成到過程自動化係統中的工作。”

　　他(ta)以(yi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)會(hui)涉(she)及(ji)到(dao)供(gong)暖(nuan)和(he)散(san)熱(re)需(xu)要(yao)的(de)咳(ke)嗽(sou)糖(tang)漿(jiang)的(de)生(sheng)產(chan)為(wei)例(li)進(jin)行(xing)了(le)說(shuo)明(ming)。用(yong)於(yu)供(gong)暖(nuan)和(he)散(san)熱(re)的(de)組(zu)件(jian)通(tong)常(chang)位(wei)於(yu)屋(wu)頂(ding)或(huo)地(di)下(xia)室(shi)，並(bing)通(tong)過(guo)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)連(lian)接(jie)至(zhi)工(gong)廠(chang)。當(dang)然(ran)，它(ta)們(men)也(ye)為(wei)生(sheng)產(chan)車(che)間(jian)本(ben)身(shen)以(yi)及(ji)辦(ban)公(gong)室(shi)提(ti)供(gong)空(kong)調(tiao)。想(xiang)要(yao)平(ping)衡(heng)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)並(bing)不(bu)容(rong)易(yi)。“在設計和優化控製工程的過程中，各種技術係統通過包括 TwinCAT 在內的基於 PC 的控製技術實現了自動化，我們會將因此取得的優勢繼續保持下去。”Andreas Wieners 說道。Rüdiger John 補充道：“除了一些較小的組件和子係統之外，生產過程中使用的所有控製產品都來自倍福
，包括軟件和工程設計。”

　　窺一斑而知全豹
，實際使用的裝置和組件數量非常可觀：過程自動化包含 335 個驅動器（閥門和氣動執行機構），17 個泵和攪拌器，加上約 240 個測量點（壓力
、溫度以及質量流量計
、超聲波流量計、液位傳感器等）和 13 個跟蹤加熱器。此外，係統還集成了純水供應、通過四個清管係統進行的產品輸送
、廢水處理、中央排氣係統、氮氣和氬氣供應以及生產含乙醇止咳藥水所需的乙醇儲存等子係統。工廠內的這一部分使用了很多 ELX 係列 EtherCAT 防爆端子模塊
，可以覆蓋各種過程數據。整個控製係統通過 EtherCAT 和分布在多個控製櫃中的各種 I/O 端子模塊和防護等級為 IP67 的 EtherCAT 端子盒進行聯網。Engelhard 公司總共安裝了約 460 個 EtherCAT 從站端子模塊，包括多個用於集成 RFID 讀寫頭的 IO-Link 主站端子模塊。

　　過程可靠性和產品質量是第一位

　　Rüdiger John 在強調其中一個突出的特點是儲罐中集成了視頻監測係統時說道：“這讓我們能夠監測儲罐中的泡沫情況，無需打開儲罐即可檢查液位高度。”這樣做可以防止藥品被汙染。基於 TwinCAT HMI 的工廠可視化係統中共集成了 16 台相機和照明。需要時，每個操作人員都可以通過分布在整個工廠的 16 台倍福控製麵板和麵板型 PC 中的其中一台顯示實時圖像。Rüdiger John 在團隊管理辦公室中直接安裝了一台 CP3716-1076 控製麵板。“這樣管理人員就可以從辦公室完全訪問，無需將辦公室的 IT 係統連接到生產網絡。”Rüdiger John 說道。

　　“在規劃我們的全新液體製劑生產設備的最初階段，我就非常喜歡倍福基於 PC 的控製技術、TwinCAT 3 以及倍福係統工程部實現的高度靈活性。”Engelhard Arzneimittel 公司工程部主管 Rüdiger John 說道。

　　每個操作站都配備一個 RFID 閱讀器，生產工人在采取任何行動之前必須使用該閱讀器登錄係統。此外，操作員的 RFID 芯片已經加裝了 RMD ASIC
，可以兼容大樓門禁控製係統。“這些標簽不僅讓員工能夠授權登錄操作站
，還可以核準員工進出大樓和生產區域。”John 說道。

　　Rüdiger John 與 Stefan Maßmann、Andreas Wieners 和 Jürgen Bolte 一起
，根據每個人相關的任務定義了共 10 個用戶配置文件，並在 TwinCAT HMI 中實施。這些配置文件涵蓋了針對包裝工人、設備操作員、係統工程師以及實驗室技術人員的所有內容。

　　將人工軟管工位集成到控製係統中

　　考慮到安全問題
，Rüdiger John 對於工廠的敏感性區域采取一些特殊措施：jianliruanguangongwei。jinguanqitayiqiegongxujihuyijingshixianwanquanzidonghua
，danzaizhezhongqingkuangxia，gegerongqirengrantongguoruanguanshoudonglianjie。zheshilingyigezidonghuagongchengshicaiyong RFID 技術的區域，它能夠可靠地檢測出軟管連接錯誤或端蓋缺失等故障。每根軟管上的標簽和生產線連接處安裝的 RFID 閱讀器能夠識別出所有組件及其在工藝中的位置的唯一標識符
，確保對生產全過程的質量控製。

　　對於每個生產過程，可視化和控製係統存儲了所有必須由工作人員手動建立的軟管連接信息，其方式類似於配方說明（例如，“拿起軟管 5，用它來連接噴嘴 4 和 8”）。隻有當所有的軟管（標簽）與正確的噴嘴（RFID 閱讀器）匹配時，TwinCAT 才會啟動下一道工序：例如，將一個批次的產品泵送到用於下一道灌裝和包裝生產線的儲罐中。“我們甚至可以使用軟管上的標簽進行檢測
，確保我們隻使用適用於介質並事先經過清洗的軟管。”Stefan Maßmann 解釋道。如果某個工作人員在進行連接時出錯
，TwinCAT 會根據無效的標簽 ID 立即識別出這一錯誤
，並中斷此工序
，直至該名員工正確連接好軟管並確認。

　　按照計劃
，會將 50 個 RFID 閱讀器中的一部分安裝到軟管工位中。“我們希望能夠盡早解決這個問題。”Rüdiger John 在展望擴大生產下一階段的工作時說道。他的發展規劃還包括將生產規劃與來自上位 ERP 係統的活動和需求預測聯係起來等方麵。“某些時候，我們希望在 SAP 係統內實施配方。”John 在介紹具體的擴展方式時補充道。他認為，開放、靈活的 PC 控製平台也可以輕鬆實現這種整合。

　　關於德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年nian，總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe，倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun，是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye PC
、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力
，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。

　　倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區
，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電


、半導體、光伏太陽能
、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械
、塑料加工
、輪胎加工
、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準
，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司
，倍福一直注重在技術上尋求突破創新
，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性
，它支持所有主流的工業通信協議
，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。

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