智能MCC为造纸业“智造”转型注入新动能--控制网



智能MCC为造纸业“智造”转型注入新动能
企业:罗克韦尔自动化(中国)有限公司 日期:2020-06-22
领域:变频器 点击数:137

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背景

在追求绿色包装的全球趋势以及迅速崛起的电子商务市场的催化下,箱板纸和瓦楞原纸的需求量和产量逐年攀升。2016年全球箱板纸和瓦楞原纸产量达到1.61亿吨,成为全球造纸行业的主要支柱。中国瓦楞纸行业虽然起步较晚,但增长十分迅速。早在2003年,中国便已超过日本成为全球第二大瓦楞纸箱生产国,仅次于美国。2017年,中国瓦楞纸产量达2335万吨,成为国内产量最大的纸种之一。

瓦楞纸产业的迅速发展在加剧企业间竞争的同时,也进一步推动了产业的变革。在人们的印象中,造纸行业是能耗大户、排污大户。但传统的高耗能、高污染的生产模式已经无法满足当前的产业政策和企业的发展需求。为提高自身竞争力,实现可持续发展,瓦楞纸生产企业需要通过产品和技术创新,提高生产效率和产品质量,降低运营成本和资源能源消耗。随着中国智能制造的不段推进,数字化和智能化技术正在赋能造纸业,帮助企业探索绿色造纸的新模式。

河北玉田顺发实业有限公司成立于2004年,主要从事牛皮箱板纸和高强瓦楞纸等包装用纸的生产和销售。2017年,基于不断增长的市场需求,顺发实业计划扩大生产规模,新建一条年产25万吨高级瓦楞原纸生产线。

在新生产线的规划中,顺发实业目标通过引进自动化的生产线和新的造纸工艺及设备,加速推动企业由传统制造向智能制造转变,并在节能减排和环保方面起到带动和促进作用。由于瓦楞原纸的生产工艺流程复杂,电机传动点较多,顺发实业希望部署一套智能电机控制中心(MCC),以保障生产的可靠性,提高生产效率。

挑战

智能电机控制中心以其高度的网络化、集成化、模块化、低故障率和智能化大大提高了工业生产效率和企业的经济效益,已经在工业领域中得到越来越广泛的认可和应用。

顺发实业的新生产线规划采用高速纸机,运行速度快,对运行的可靠性要求很高。为此,顺发实业希望改变以往专业人员凭技能操作和提供模拟数据等操作方式,利用智能MCC实现完全自控和数字化模式,各项指标达到国际领先标准,需要MCC解决方案供应商采用高品质的配套设备执行项目。

此外,该项目对于智能MCC的设计和执行能力也提出了很高的要求。由于项目前期的工艺设计参数是逐步形成的,无法一次性达到准确程度,对于与工艺配套的MCC方案的完整性设计提出了非常大的挑战,加大了设计的难度,且MCC系统的交货期仅有90天,工期非常紧迫。

解决方案

凭借强大的专业软件、特制的配套柜体、可靠的器件、成熟的研发队伍以及在北美市场的高占有率等优势,罗克韦尔自动化的CENTERLINE 2500低压电机控制中心最终赢得了顺发实业的认可和青睐。

CENTERLINE 2500是一款高性能的电机控制中心,旨在帮助造纸企业提高生产的智能、安全和可靠性,可以为纸机的安装调试和后期运行维护节省30%以上的时间。CENTERLINE 2500可提供完全抽出式单元,其中包含各种IEC元件、交流变频器、软启动器和其他装置。对于希望简化集成工作的企业来说,CENTERLINE 2500可以通过极易在MCC中实现联网的通用通信协议提供智能控制。

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造纸业作为典型的流程行业,对生产的可靠性和稳定性要求极高,因为每一次意外停机都将为企业带来巨大的损失。CENTERLINE 2500通过融合IntelliCENTER技术,集智能电机控制与保护设备于一体,大大提升了设备的稳定性和可靠性。凭借内置的网络、智能电机控制和先进的监视软件,IntelliCENTER技术可以提供先进的联网和诊断功能,从而缩短MCC的安装时间,并支持用户快速查看关键信息状态,进行故障处理和诊断,有效减少了非计划停机时间。作为高能耗产业,节能增效是造纸行业实现可持续发展的重用之重,利用IntelliCENTER Energy,造纸企业可通过IntelliCENTER软件直接查看设备级能耗,从而更加轻松地监视和管理工业设施的能源利用情况。

除了全套电机控制设备之外,CENTERLINE2500还组装了配电设备。CENTERLINE 2500可包括空气断路器、馈线、进线-母联-进线、进线和变压器,为用户打造一个完全集成的低压电源组合。

在本项目的实施过程中,为了帮助顺发实业节约成本,罗克韦尔自动化创新性地采用了“主体”与“个体”相分离的灵活配置方案。“主体”部分为标准的罗克韦尔自动化控制系统CotrolLogix以及与通信控制密切相关的器件,包括:智能马达电子热继、智能仪表和SMC-FLEX软启动等均采用罗克韦尔自动化的标准配件,从而保证控制的高度有效性和可靠性。“个体”部分包括断路器、补偿部分以及部分仪表的显示部分,这些器件的共同特点在于其使用效果对于系统的稳定性和质量标准并不产生实质性影响,可以采用非罗克韦尔自动化品牌的产品,从而降低总拥有成本。

作为罗克韦尔自动化在低压智能MCC领域的授权系统集成商,杭州奥奇电气工程有限公司负责该项目的控制回路接线以及现场安装、调试和维护工作。奥奇在造纸行业拥有超过14年的MCC实施经验,其与罗克韦尔自动化的战略合作可谓是创新技术与行业经验的强强联合,能够让CENTERLINE 2500的各项技术优势在造纸领域得到更充分的发挥,为项目的成功实施保驾护航。

效果

随着顺发实业新生产线的顺利投产,CENTERLINE 2500低压电机控制中心也正式投入运转。作为一款真正意义的智能电机控制中心,CENTERLINE 2500快速的部署能力有效节省了设备的安装调试时间,为项目如期投产提供了有力保障,运行中的各项性能充分满足了顺发实业的要求。

通过采用主次灵活的配置模式,罗克韦尔自动化为顺发实业节约了20%的拥有成本,深得客户的信赖。通过采用CENTERLINE 2500的通信控制方案,企业节省了约60%的过程控制系统(DCS)I/O点数,大大减少了控制电缆的使用量和接线的人工时间,最终节省了50%以上的安装时间。在设备运行过程中,CENTERLINE 2500的IntelliCENTER智能后台能够快速诊断MCC的各个节点故障,帮助企业减少了20%的非计划停机时间,明显提高了纸机效率。

该项目的成功实施,为罗克韦尔自动化的智能电机控制中心(MCC)在中国造纸业,尤其是在大纸机生产线的应用开辟了先河。未来,罗克韦尔自动化将与奥奇携手,不遗余力地将智能MCC在成本、效率、可靠性和安全等方面的优势引入造纸业,让更多企业从中获益,为造纸业的转型升级注入新动能,帮助造纸企业打造互联企业,实现“智造”转型。

精观彩点

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罗克韦尔自动化(中国)有限公司传动与动力控制事业部中国区总经理 张建平

自动化博览:罗克韦尔自动化过去一年变频器产品的市场发展情况如何?

张建平:过去一年,罗克韦尔自动化的变频器业务取得了良好的业绩。受益于重工和基础设施市场的快速发展,以及各行业智能制造转型的强劲需求,中低压变频器业务均实现了不错的高位数增长。

自动化博览:罗克韦尔自动化新近推出了哪些具有代表性的变频器产品?其创新性主要体现在哪些方面?

张建平:新近推出的PowerFlex 755T系列变频器是罗克韦尔自动化新一代的旗舰产品。PowerFlex 755T系列变频器定位于高端市场,在系统集成、功能设定、预防性维护、节能降耗和智能制造等方面都有着十分抢眼的表现。其创新性体现在诸多方面,譬如:采用模块化设计,具有预防性维护功能,可以实现易耗件的快速更换;其先进的低谐波和能量回馈功能有效提高了能源效率,减少了工厂车间的谐波干扰问题;Anti-Sway防摇设计提高了安全性和效率;Torque Prove力矩校验功能能够有效控制负载,提高了设备的安全性;更强大的自适应调整能力和掉电跨越控制功能提高了设备的稳定性,避免了震动对机械的损害并延长了设备正常运行时间;负载观测器和母线观测器功能;此外,PowerFlex 755T支持多种类型电机,其内置的Device Logix可在本地处理逻辑,减少对控制器和网络的需求,并可以轻松实现智能集成提高整个系统开发的效率。

自动化博览:近期罗克韦尔自动化在变频器产品的行业扩展上有何突破?2020年在此方面又有何规划?

张建平:借助于罗克韦尔自动化的系统优势和强大的IT/OT融合能力,我们帮助客户实现了诸多行业应用上的突破性进展,包括长达40kM的长距离电缆应用、高达5500M的高海拔应用;北京大兴机场的行李分拣系统应用;借助CIP Motion和PremierIntegration智能集成的系统能力帮客户实现了智能仓储行业的高速应用。2020年,罗克韦尔自动化成立了创新研究院,专注于为客户提供智能制造咨询、创新性行业运用开发和基于产品的应用开发。针对变频器领域,我们制定了一系列目标应用的开发和推广,可以覆盖各主流市场,目前已经取得了很大的进展。

自动化博览:变频技术已经越来越趋于同质化,您认为各品牌产品的差异性主要体现在哪些方面?罗克韦尔自动化变频器产品及解决方案的核心竞争力主要体现在哪些方面?

张建平:通用变频器市场确实已经呈现出同质化竞争的态势,各品牌产品在通用基础功能方面的差异性将越来越小。未来,我们认为变频器产品本体的差异性会越来越小,而差异则会更多地体现在系统性、智能化和预防性维护方面。罗克韦尔自动化作为一家具备IT/OT融合能力的百年自动化企业,可以为客户提供企业级的智能制造咨询服务,规划并部署从L0到L5的全产品覆盖解决方案。在OT层面,利用智能集成的优势,我们可以为企业提供基于EtherNet/IP的Studio 5000软件平台整体解决方案。变频器产品的预防性维护功能可以帮助企业获得有关变频器运行状况的实时信息,从而减少非计划停机,大大提高企业的生产力。

自动化博览:智能化、工业物联网成为工业制造的未来趋势,这对于变频器产品将产生怎样的影响?罗克韦尔自动化在此方面有何布局?

张建平:智能化和信息化是罗克韦尔自动化的核心竞争力之一,伴随着智能制造和工业物联网的不断演进,市场对于变频器的需求也在持续升级。除了满足基本功能外,企业对于绿色节能、智能运行、远程维护、预防性维护、与IIoT融合以及大数据等方面的需求也日趋迫切。罗克韦尔自动化作为智能制造的引领者,早在几年前就提出了通过融合OT/IT的互联企业概念,为客户提供从L0到L5的智能制造整体解决方案。我们的OT端硬件产品,具备全面的数字化、信息化和智能化能力,无论在生产制造系统层面,还是企业数据中台等企业大数据管理平台建设层面,罗克韦尔自动化都致力于为客户提供智慧产品解决方案、智慧生产解决方案和智慧运维解决方案等“海陆空”三位一体的全方位智慧工厂解决方案。

自动化博览:您认为中国变频器市场格局正在发生着怎样的转变?在中国市场您看到哪些潜在的市场机会?

张建平:中国作为产业链健全的制造大国,正在向着生产制造强国转变,无论是重工业领域还是轻工业领域亦或是基础建设领域都在发生着翻天覆地的变化。大数据、工业物联网、智能制造和智慧机器等概念已经逐步深入人心,从产业趋势看,我们认为变频器市场格局主要有如下趋势:

(1)进口品牌仍占据市场的主导地位,在高端市场和应用中继续保持领先优势;近几年,通过与软件企业的合作,进口品牌进一步加强了IT/OT的融合能力以及核心技术储备;从而创造出更多基于智能制造的高端需求;

(2)随着行业国产化进程的深入,国产品牌的影响力在进一步加深;一些国际品牌也在通过与国产品牌合资的方式,加速进入低端市场;

(3)在应用层面,解决方案的业务比例正在加大,客户对于安全、节能、环保和高效的要求也在进一步提高。传统基于单体产品性价比的竞争形态也将进一步演化成系统解决方案的比拼;

我们认为智能制造的深入推进将为变频器市场带来更多的业务机会,尤其是突如其来的新冠肺炎疫情,让很多企业措手不及,导致企业对于远程监控和智能运维的需求也快速浮出水面,这些都是潜在的业务机会。整体而言,我们对于中国经济的长期繁荣向好充满信心。

摘自《自动化博览》2020年6月刊

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