一、項目背景
在食品加工行業,自動化水平直接影響生產效率與產品質量,啤酒灌裝線尤其如此。某啤酒廠原有灌裝線采用PROFIBUS DP協議的控制系統,負責瓶子清洗、啤酒灌裝、封口等關鍵環節。隨著產能提升需求,工廠引入了基于EtherCAT協議的新型自動化設備,包括高精度流量控制閥、伺服驅動的灌裝頭以及在線檢測系統。
應用拓撲圖
然而,新舊系統因通信協議差異無法直接聯動,導致生產數據斷層:傳統系統的灌裝速度信號無法傳遞給新設備的伺服系統,新設備檢測到的液位異常也無法實時反饋給舊系統的啟停模塊。這不僅影響了生產連續性,還因含氧量控制精度不足(波動范圍達±0.3%),導致部分批次產品風味穩定性下降,亟需解決協議兼容問題。
二、解決方案與產品選型
針對協議對接需求,項目團隊經過測試對比,最終選擇了具備食品行業認證的JH-ECT-MPB疆鴻智能EtherCAT轉PROFIBUS DP網關。該網關支持雙向數據透明傳輸,通信速率可達12Mbps,滿足灌裝線2000瓶/小時的高頻數據交換需求。
硬件部署上,網關安裝在中央控制柜內,通過屏蔽雙絞線分別連接新舊系統:一側接入EtherCAT主站的高速以太網接口,另一側連接PROFIBUS DP總線的終端電阻。軟件配置采用網關自帶的圖形化工具,映射關鍵參數地址,如將灌裝壓力(0-10bar)、傳送帶速度(0-50m/min)等模擬量信號,以及設備運行狀態、故障報警等數字量信號進行一一對應。
同時,結合食品級無油空壓機的閉環控制需求,網關專門預留了氧量傳感器的數據通道,確保實時將含氧量(目標值0.5%)反饋至EtherCAT系統的PID調節模塊,實現動態補償。
三、應用效果、性能數據與經濟效益
網關運行后,系統實現了全流程數據互通,主要性能指標顯著改善:
- 含氧量控制精度從±0.3%提升至±0.05%,達到優質啤酒生產標準;
- 設備響應延遲從原有的200ms降至30ms以內,灌裝頭同步誤差減少80%;
- 因通信故障導致的停機時間從每月12小時降至0.5小時,生產連續性大幅提升。
經濟效益方面,改造后每年減少不合格品約3000箱,直接挽回損失24萬元;能耗降低8%(主要源于空壓機負載優化),年節省電費6萬元;人工干預減少帶來的人力成本節約約12萬元,總投資回收期僅4.5個月。
總結
JH-ECT-MPB疆鴻智能EtherCAT與PROFIBUS DP的協議對接,為食品加工行業新舊自動化系統的融合提供了可行方案。通過專用網關的部署,啤酒灌裝線不僅解決了數據孤島問題,還借助精準的通信控制,保障了食品級無油空壓機等關鍵設備的性能發揮。這一實踐表明,在食品生產這類對精度、安全性要求嚴苛的場景中,選擇適配的協議轉換方案,能有效提升生產效率與產品質量,為自動化升級提供穩定的技術支撐。
審核編輯 黃宇
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