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Yalumba 的 Oxford Landing Winery 为其酿酒工艺融入最新技术

借助 Rockwell Automation 先进的自动化和过程控制解决方案,满足季节性变化的消费者需求。

Oxford Landing Estate 葡萄园及酿酒厂以其地理位置而得名。过去,这里曾是牧羊人放牧和饮羊的场所。如今,这里是对此地抱有深厚感情的人们安居乐业的家园,他们为此处出产享誉全球的优质葡萄酒而倍感自豪。

Oxford Landing Estate 拥有 650 英亩的葡萄园,它将这些土地划分成了 130 个独立的生态系统(每个占地 5 英亩)并分别对其进行管理,以确保葡萄的味道达到最优。

该酿酒厂为每个生态系统实施了精修细剪、树冠管理和稀疏种植等技术,将个性化管理做到了极致。只要一批葡萄成熟,无论数量多少都立即采摘,因此,每一颗葡萄都新鲜无比,对此,Oxford Landing 倍感自豪。

Oxford Landing Estate 酿酒厂位于 Barossa Valley 北部边缘,利用精密的自动化和控制系统实现连续生产过程的能力是其取得成功的关键所在。在酿造葡萄酒时,需要在葡萄的酸、糖含量达到最优状态时进行加工,这一时间稍纵即逝,因此,酿造时机至关重要。

为了把握这一机会,同时满足消费者日益增长的需求,酿酒厂必须采用最新技术来简化过程。

十年以上的长期服务和支持

Yalumba 是澳大利亚最古老的家族酿酒厂,也是该国最大的葡萄酒出口商之一。其 Angaston 酿酒厂创办于 1849 年,位于南澳大利亚著名的 Barossa Valley。随着时间的推移,人们对于 Yalumba 葡萄酒的需求已经超出了历史悠久的 Angaston 工厂的生产能力。因此,公司决定设立 Oxford Landing Estate 酿酒厂,后者现已成为 Oxford Landing Estate 葡萄酒和 Yalumba 广受欢迎的两升木桶装葡萄酒产品的主要生产商。

酿酒厂面临的主要挑战之一是:客户期望其所购买的产品品质始终如一。他们习惯于特定的品牌,希望酒品的味道保持不变,但问题是,每年葡萄的酸度和糖含量都不一样,而浆果的香气和色泽也有所不同。

Yalumba 酿酒厂运营经理 John Ide 表示:“Oxford Landing 酿酒厂的目标是成为一家综合了最新酿酒技术及全新、独特过程流方法的环保型工厂。为此,需要进一步加强对过程和产品的管理。”

只有实施 Rockwell Automation 的过程自动化解决方案,才能满足不断变化的生产需求所需的灵活性。该解决方案采用了 Integrated Architecture,具有极高的全厂端到端控制效率,是 Yalumba 的理想选择。

Oxford Landing Estate 酿酒厂于 2005 年投入使用,十多年来,它不仅满足了市场的需求,还提高了产品质量。Ide 表示,其秘密在于维持高产量的同时,通过自动化过程流确保葡萄在最佳条件下发酵。控制发酵速度和尽量减少氧化特别重要,而这两者都高度依赖于温度。

从采摘期间果皮破裂时开始,必须迅速将产品转移到破皮压榨阶段,随后冷却并装入环境受控的发酵罐中。

每个过程流从三个接收料斗/破碎机舱之一开始,葡萄被转化成未发酵的葡萄汁 - 果汁、果皮和种子的混合物。然后,葡萄汁经由三台葡萄汁冷却器之一降温至约 12 摄氏度(用于酿制白葡萄酒)或加热/冷却至 25 摄氏度(用于酿制红葡萄酒)。生产白葡萄酒时,需要从果皮和种子中提取果汁,滤清后发酵;红葡萄酒与此相反,它需要连同果皮一起装入发酵容器中发酵。对于这两种风格的葡萄酒,在排出优质果汁/葡萄酒或“沥汁”后,从第二道流程或“压榨”工序开始到后续的加工和储存都是分开进行的。葡萄酒发酵后,澄清并混合成最终产品,之后过滤、装瓶。

虚拟化和可见性

控制和自动化系统在 Oxford Landing 酿酒厂里发挥着举足轻重的作用,该系统对多个过程流进行精密的控制,同时允许酿酒师释放个人风格并依据各自的经验达到预期的效果。

系统的主要用户界面是一个虚拟化服务器,它由两个虚拟化客户端和六个现场客户端支持,每个客户端都运行着 FactoryTalk® View SE。酿酒师和操作员借助该监控级 HMI 指定过程流、压碎速度和发酵进程,并对整座工厂的运行状况进行监控。

Angaston 站点允许维护操作员通过 FactoryTalk ViewPoint 或虚拟客户端进行远程访问,以密切监控生产过程的各项趋势。该系统与 Yalumba 专有的葡萄酒管理系统集成,后者是一种非商用数据库,其中记录了所有年份的葡萄酒信息,用于批量跟踪标签完整性。

FactoryTalk View SE 是 Oxford Landing 自动化系统的关键组成部分,可提供所有生产线及整个生产过程的清晰视图。这种统一的现场监控和控制是通过终端和众多的全厂 PanelView™ Plus 人机界面 (HMI) 实现的。“将所有信息和操作全都集成在一个通用的可视化平台中正是该解决方案最吸引人的地方。”Ide 如此说道。

从编程角度看,Integrated Architecture® 为使用 FactoryTalk 系统移动性和虚拟化的所有应用程序提供了一个通用的开发环境。FactoryTalk 允许将在一个应用程序中创建的数据标签立即应用于 Integrated Architecture 系统中的所有应用程序。

共享数据标签的功能大幅缩减了软件开发时间。整个网络同时在车间内连接并进行编程。有一个同时可用于 SCADA 和 PLC 编程器的标签数据库。创建的任何标签立即可供所有人使用,因此消除了导入、导出、连接或等待操作。从一开始,系统就能够同时编程,没有任何时间延迟。

灵活的威力

在该系统的核心,有十多个 Allen-Bradley® ControlLogix® 可编程自动化控制器 (PAC) 负责执行顺序、过程和变频器控制所需的混合功能。这包括监督数量众多的 Allen-Bradley PowerFlex® 变频器,以控制螺旋进料机、破碎机、泵、压力机、搅拌器等;并且还包括增强型 PID 温度控制。“我们引入了一种对发酵酵母进行自动计量的系统,它也由该系统控制。”Ide 说道。

ControlLogix 还负责控制高级制冷设备 - 这也许是最为重要的功能。“制冷设备是我们在过程中的各个阶段控制温度的主要工具。”Ide 说道。三台氨压缩机和一个泵送系统负责使液态氨在葡萄汁冷却器、机架和回流罐及发酵容器之间往复循环。

控制系统根据目标发酵速度所需的制冷量确定必要的负载,并指定主压缩机和最佳设置。“我们还在主压缩机的 450 kW 马达上安装了 PowerFlex 755 可调速变频器,以提高酿酒过程的效率、灵活性,同时节约能源。”Ide 补充道。

为了将自动化系统连接在一起,Oxford Landing 工厂利用站点级 EtherNet/IP 网络将 SCADA 服务器和客户端彼此连接起来,并借助 ControlLogix PAC 实现信息在工厂内的无缝流通。ControlNet 通信网络提供高速对等通信,设备级通信则由 DeviceNet 提供。

此外,CompactLogix™ 被用作压力机、错流过滤机等设备的控制系统,其通过以太网连接至 ControlLogix。FactoryTalk ViewPoint 提供可通过平板电脑远程访问的可视化内容,方便操作员了解实时和历史趋势。“我们借助 FactoryTalk View SE 将工厂的所有领域成功集成到了一个平台之中。现在,我们正在位于 Angaston 的 Yalumba 站点处部署这一解决方案。”Ide 说道。

控制系统根据目标发酵速度所需的制冷量确定必要的负载,并指定主压缩机和最佳设置。“我们还在主压缩机的 450 kW 马达上安装了 PowerFlex 755 可调速变频器,以提高酿酒过程的效率、灵活性,同时节约能源。”Ide 补充道。

为了将自动化系统连接在一起,Oxford Landing 工厂利用站点级 EtherNet/IP 网络将 SCADA 服务器和客户端彼此连接起来,并借助 ControlLogix PAC 实现信息在工厂内的无缝流通。ControlNet 通信网络提供高速对等通信,设备级通信则由 DeviceNet 提供。

此外, CompactLogix™ 被用作压力机、错流过滤机等设备的控制系统,其通过以太网连接至 ControlLogix。FactoryTalk ViewPoint 提供可通过平板电脑远程访问的可视化内容,方便操作员了解实时和历史趋势。“我们借助 FactoryTalk View SE 将工厂的所有领域成功集成到了一个平台之中。现在,我们正在位于 Angaston 的 Yalumba 站点处部署这一解决方案。”Ide 说道。

绿色环保

Oxford Landing 站点绝对称得上环保,它部署了一系列的策略来确保其实践不会损害环境。制冷系统非常高效,并且可以选择非高峰负载,以通过最大化压缩机效率来降低电力成本和耗电量。他们利用热回收氨气加热整个工厂的洗涤槽用水。此外,Oxford Landing 还拥有完整的污水回收设施,其也与 FactoryTalk® View SE 系统进行了对接,以方便操作员了解信息和实施控制。

工厂和污水处理设施依照最佳范例运营,最近荣获了南澳大利亚葡萄酒行业协会颁发的环保大奖,借以表彰其实施创新的错流过滤系统,从而最大限度地减少了进入工厂的废物量,同时提高了产量。

Oxford Landing 的最终目标始终是在整座工厂的范围内实现连续的生产流程。Ide 认为,Rockwell Automation 的 Integrated Architecture 是确保实现并维持这一目标的关键。“FactoryTalk View 让我们能够实时查看趋势,以便我们根据需要回溯到特定的批次。”他说,“故障处理也很简单。例如,我们可以远程深入探究变频器、更改编程和配置、执行几乎任何操作。这是全集成系统的优势所在,它能够向所有屏幕提供一致的观感。”

“此外,我们正在利用新安装的 FactoryTalk® EnergyMetrix 系统来控制最大 kVA 需求,并在我们接近极限时发送电子邮件报警。目前,我们会在接近用电极限时通过集成系统自动关闭其他非关键马达,从而降低能源需求。”Ide 解释道。

Yalumba 用自己的实践证明了效率能够促进质量的提升,通过实施自动化,不仅可以提高效率,还能提升质量。大批量加工技术和酿酒工艺的结合,使 Yalumba 取得了巨大的成功,为其提供了向全球客户供应广受欢迎的红/白葡萄酒的能力。

上述结果是该客户将 Rockwell Automation 产品和服务与其他产品配合使用实现的。具体结果可能因客户而异。

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