Le fabricant d'aliments pour animaux de compagnie se concentre sur l'élimination des défaillances

Avez-vous déjà été confronté à la nécessité d'effectuer des mises à niveau technologiques tout en minimisant les risques, en évitant les arrêts d'usine et en maximisant le retour sur investissement ? Si c'est le cas, vous n'êtes pas seul. Hill's Pet Nutrition a reconnu le besoin de mettre à niveau son système d'E/S existant en 2006 dans son usine du Kentucky afin d'éliminer les pannes périodiques impliquant les entrées analogiques. La société a mis en œuvre une technologie de contrôle basée sur le contrôleur d'automatisation programmable (PAC) Allen-Bradley ControlLogix de Rockwell Automation avec peu de temps d'arrêt. La migration technologique a également permis d'éliminer les défaillances d'E/S et de rationaliser la programmation logicielle.

Fondée il y a plus de 50 ans par un vétérinaire, la nourriture pour animaux Hill's est disponible dans 86 pays, avec des ventes de plus d'un milliard de dollars. L'entreprise compte plus de 150 vétérinaires, nutritionnistes et scientifiques de l'alimentation.

Les pannes périodiques impliquant les entrées analogiques signifiaient que la maintenance devait aller sur le rack d'E/S, débrancher la carte et la reconnecter pour que le module recommence à fonctionner.

"Tout notre contrôle de processus pour la ligne d'extrudeuse est communiqué via l'entrée analogique, donc lorsque cette communication échoue, elle arrête essentiellement le processus", explique Shane Simmons, ingénieur système chez Hill's Pet Nutrition. « Une fois la ligne d'extrusion arrêtée, une heure et demie peut être nécessaire pour reconfigurer le système et remettre le processus en ligne. »

De plus, trouver des cartes de remplacement devenait plus difficile car le vendeur ne les fabriquait plus. La seule autre option était de les faire réparer, ce qui risquait d'augmenter les délais et les coûts.

Hill était également préoccupé par les contrôleurs disparates sur ses matières premières, ses lignes d'extrusion et d'emballage, ainsi que par les contrôleurs doubles sur sa ligne de dosage utilisés pour maintenir une tolérance stricte sur son processus de mélange d'ingrédients. Le manque de fiabilité du service, la baisse des connaissances des opérateurs et l'augmentation des coûts de maintenance et d'assistance indiquaient de solides arguments en faveur d'une migration du système de contrôle.

« Avec les problèmes de fiabilité persistants de notre système d'E/S et les contrôleurs existants approchant de la fin de leur cycle de vie technologique, nous avons réalisé qu'il était temps de procéder à une mise à niveau majeure des deux plates-formes », explique Simmons. « Nous avions besoin d'un système de contrôle flexible et hautes performances qui pourrait être intégré à notre infrastructure existante avec un impact minimal et fournir un cadre technologique qui nous permettrait de nous développer dans le futur tout en protégeant nos investissements passés. »

Le plus grand défi était peut-être de déterminer comment mettre en œuvre une mise à niveau simultanée des deux plates-formes tout en minimisant l'impact sur la production. Les ingénieurs ont déterminé que la meilleure approche stratégique serait de mettre en œuvre la mise à niveau dans le cadre d'un processus en plusieurs phases, en particulier compte tenu des demandes de production intenses de l'usine et de l'impact potentiel sur plusieurs lignes.

Hill's a décidé de migrer vers Rockwell Automation et son PAC ControlLogix. Un facteur clé dans la décision a été la capacité du PAC ControlLogix à scanner les cartes d'E/S existantes tout en communiquant également avec d'autres automates de l'usine. Cette solution offrait à Hill's un moyen rentable de convertir ses E/S existantes vers la plate-forme Allen-Bradley Flex I/O dans le cadre d'une implémentation multiphase.

La première phase a commencé début 2008 avec la conversion de la première de ses quatre lignes d'extrusion à la technologie ControlLogix PAC. Les ingénieurs ont simplement débranché les E/S du système existant et les ont connectées au PAC ControlLogix pour les tester le week-end. Ensuite, les ingénieurs le reconnectaient au système d'origine avec un impact minimal sur la production au cours de la semaine. Cela a permis de minimiser les temps d'arrêt requis tout en permettant une mise à niveau progressive.

"C'était probablement l'un des principaux facteurs qui ont vendu ce projet", a déclaré Simmons. « La mise en œuvre de cette conversion n'a pas nécessité d'arrêter la ligne pendant au moins six mois à un an pour remplacer plus de 10 racks d'E/S, ce qui serait totalement inacceptable pour notre exploitation en raison du coût élevé des temps d'arrêt. »

La normalisation prend en charge l'intégration à l'échelle de l'usine
La mise à niveau vers le PAC ControlLogix permettra également à l'usine d'évoluer vers la normalisation des communications réseau EtherNet/IP. Actuellement, l'usine gère plusieurs réseaux, notamment DeviceNet, Modbus Plus et Data Highway Plus. Les réduire à une seule architecture de réseau aidera l'usine à simplifier la maintenance et le dépannage, et conduira à une meilleure intégration à l'échelle de l'usine.

Les facilitateurs de la migration ont également joué un rôle clé dans l'approche progressive de Hill. Les deux outils de migration utilisés ont été fournis par les partenaires de produits Encompass participants du réseau de partenaires de Rockwell Automation :le module Automation Network X-change (AN-X) de Quest Technical Solutions et le module de communication à double port Modbus Plus de ProSoft Technologies.

Le module AN-X sert de base de données pour toutes les E/S et l'interface PAC ControlLogix, les reliant et les mappant ensemble de manière transparente. Ce module, qui a remplacé un scrutateur d'E/S existant, lit automatiquement toutes les informations de la carte d'E/S et transmet les informations au ControlLogix PAC via Ethernet, offrant des capacités de communication à l'échelle de l'usine.

Il propose également de nouvelles balises pouvant être importées dans le logiciel de programmation Rockwell Software RSLogix 5000. Cela permet une référence plus facile à des données d'E/S spécifiques dans le contrôleur.

Le module de communication à double port Modbus Plus agit comme un module d'E/S entre le réseau Modbus Plus existant et le fond de panier de l'automate ControlLogix. Cela permet de fournir un accès plus facile à la mémoire du processeur pour le transfert de données entre le processus et le module. Un espace de registre de 4 000 mots dans le module échange des données entre le ControlLogix PAC et le réseau existant, permettant à la plate-forme ControlLogix PAC de se connecter directement au réseau existant en tant qu'homologue.

La logique à relais est utilisée pour le transfert de données entre le module et le PAC. Les données de configuration sont obtenues via une échelle définie par l'utilisateur. D'autres applications potentielles de Hill incluent la connexion d'automates ControlLogix aux automates Modicon et la connexion d'appareils parlant Modbus Plus tels que des variateurs, des relais et du matériel de surveillance de l'alimentation au fond de panier de l'automate Rockwell Automation.

La mise à niveau continue de la première ligne d'extrudeuses impliquera la conversion de l'automate existant en ControlLogix PAC, ainsi qu'environ 10 racks d'E/S vers la plate-forme d'E/S FLEX. Le réseau Modbus Plus existant sera éventuellement remplacé par EtherNet/IP.

De plus, au fur et à mesure que les variateurs de fréquence de l'usine sont mis à jour, ils seront remplacés par des variateurs Allen-Bradley PowerFlex 70.

En réduisant les problèmes de fiabilité des E/S et les temps d'arrêt, l'usine anticipe une augmentation de productivité d'environ 5 %. De plus, les capacités de traitement à grande vitesse du PAC ControlLogix permettront à l'usine de remplacer les deux automates de sa ligne de dosage par un seul automate.

Un précieux soutien à la programmation
Après la mise en œuvre des PAC ControlLogix, l'usine aura accès à une assistance locale à Bowling Green, dans le Kentucky, via son distributeur local agréé Allen-Bradley, ainsi que via les capacités d'assistance de Rockwell Automation. Ceci est particulièrement crucial lorsqu'il s'agit de prendre en charge la programmation du progiciel de programmation RSLogix 5000 standard utilisé avec les PAC ControlLogix.

« Trouver un programmeur compétent dans un court délai peut être un défi, en particulier dans cette région du pays », déclare Simmons. « Rechercher des programmeurs pour les contrôleurs Allen-Bradley a été une proposition beaucoup plus facile – nous aurons maintenant beaucoup plus d'options. »

Le logiciel RSLogix 5000 comporte des instructions complémentaires, qui permettent aux ingénieurs de créer des ensembles d'instructions personnalisées couramment utilisées qui peuvent être facilement réutilisées sans modification. Cela permet à l'usine de créer des bibliothèques standardisées qui peuvent aider à réduire le temps de programmation et fournir une cohérence pour aider à simplifier le dépannage et réduire les coûts de formation.

« Différents sous-traitants travaillant sur plusieurs processeurs dans toute l'usine ont entraîné le développement d'une variété de codes logiciels au fil des ans, ce qui a augmenté la complexité de la programmation et le besoin d'une expertise logicielle plus spécialisée », explique Simmons. « Maintenant, lorsque nous programmons dans l'ensemble de l'usine, une plus grande partie de notre code aura la même apparence, fournissant aux ingénieurs des instructions plus standardisées et une plus grande cohérence entre les systèmes. »

De plus, la programmation basée sur les points inhérente au logiciel RSLogix 5000 permettra à l'usine de conserver sa configuration de câblage d'E/S actuelle sans changer beaucoup d'appareils de terrain. Cela permettra d'économiser une quantité importante de temps et d'argent de configuration.

Prochaine étape de la migration
« Avec les PAC ControlLogix, nous sommes convaincus que nous disposons désormais d'un chemin de migration stable et à long terme qui nous permettra de protéger notre investissement et de faire évoluer la technologie pour répondre à nos besoins à long terme », explique Simmons.

Le projet de mise à niveau sera mis en œuvre par phases sur cinq ans et impliquera la mise à niveau d'au moins six des contrôleurs existants de l'usine, y compris un système de contrôle distribué (DCS), des automates programmables (PLC) et des contrôleurs de mouvement, vers la plate-forme ControlLogix PAC. La mise à niveau impliquera toutes les principales lignes de production de l'usine, y compris quatre lignes d'extrusion, une ligne d'ingrédients bruts, une ligne de dosage et une ligne d'emballage.

La société utilise également ce projet comme modèle pour ses autres usines, y compris une nouvelle usine à Emporia, Kan. qui sera basée sur la technologie ControlLogix PAC.

"Ce projet est le terrain d'essai pour cette usine car ils intègrent beaucoup de nos spécifications et suivent de très près ce que nous faisons sur ce site", a déclaré Simmons. "Nous ouvrons la voie en termes de définition de notre nouvelle feuille de route technologique."

Pour plus d'informations sur les solutions de migration de Rockwell Automation, rendez-vous sur www.rockwellautomation.com/go/tjmg.

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