Brasilien 6.000 T/D Sojaöl-Automatisierung | SENTRADO
Eine detaillierte Fallstudie zur Industrieautomatisierungslösung von SENTRADO, die messbare Ergebnisse für die Lebensmittelverarbeitung in Brasilien liefert.
Projekthintergrund & Zielsetzungen
SENTRADO wurde von einem der größten brasilianischen Sojaverarbeitungsunternehmen beauftragt, ein vollständiges DCS für ihre Anlage zur Sojaverarbeitung und Ölextraktion mit einer Kapazität von 6.000 Tonnen pro Tag zu planen, auszulegen und in Betrieb zu nehmen. Das Werk in Mato Grosso – dem Herzstück der brasilianischen Agrarwirtschaft – läuft während der Erntezeit 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems für die Einhaltung der Produktionsziele und die Sicherung der Umsatzerlöse von entscheidender Bedeutung ist.
Das bestehende Leitsystem, das vor über 15 Jahren installiert wurde, war zu einem Engpass im Betriebsablauf geworden. Häufige ungeplante Stillstandszeiten, eingeschränkte Diagnosemöglichkeiten und die fehlende Möglichkeit zur Integration moderner Mess- und Regeltechnik beeinträchtigten die Wettbewerbsposition des Werks. Der Auftraggeber benötigte einen schlüsselfertigen Automatisierungspartner, der in der Lage war, ein erstklassiges DCS bereitzustellen und dabei die Beeinträchtigungen der laufenden Produktion während der Migrationsphase zu minimieren.
Der Leistungsumfang von SENTRADO umfasste den gesamten Automatisierungslebenszyklus: Front-End-Engineering-Design (FEED), Schaltschrankfertigung, Softwareentwicklung, Werksabnahmeprüfung (FAT), Versand, Überwachung der Installation vor Ort, Inbetriebnahme, Vor-Ort-Abnahmeprüfung (SAT) und Bedienertraining. Das Projekt wurde trotz der logistischen Herausforderungen beim Versand der Ausrüstung aus China ins brasilianische Binnenland termingerecht geliefert.
Zu lösende Probleme
1. Veraltetes Leitsystem
Das bestehende DCS hatte das Ende seines Lebenszyklus erreicht und es war keine Herstellerunterstützung mehr verfügbar. Ersatzteile waren zunehmend schwer zu beschaffen, und ungeplante Ausfälle verursachten durchschnittlich 4 bis 6 Stunden Ausfallzeit pro Monat, was sich direkt auf den Produktionsdurchsatz während der kritischen Erntefenster auswirkte.
2. Tropische Klimabedingungen
Die Region Mato Grosso ist durch hohe Umgebungstemperaturen (bis zu 40 °C), hohe Luftfeuchtigkeit und erheblichen Staub aus der Sojabohnenverarbeitung gekennzeichnet. Die Schaltschränke erforderten ein robustes Wärmemanagement und eine hohe Schutzart, um einen zuverlässigen Betrieb unter diesen rauen Bedingungen zu gewährleisten.
3. Anforderung an eine unterbrechungsfreie Migration
Die Anlage konnte sich während der Umstellung keine längeren Stillstände leisten. Der Auftraggeber forderte, dass das neue DCS installiert und in Betrieb genommen wird, wobei die gesamte geplante Produktionsunterbrechung während der gesamten Migration 48 Stunden nicht überschreiten darf.
4. Komplexität des Rezeptmanagements
Die Anlage verarbeitet verschiedene Sojabohnensorten mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten und Ölprofilen, was ein ausgeklügeltes Rezeptmanagement erfordert, um den Ertrag zu optimieren und eine gleichbleibende Produktqualität unter wechselnden Eingangsbedingungen zu gewährleisten.
5. Begrenzte lokale Automatisierungskompetenz
Das Instandhaltungsteam der Anlage verfügte nur über begrenzte Erfahrung mit modernen DCS-Plattformen, was einen umfassenden Wissenstransfer, mehrsprachige Dokumentation (Portugiesisch und Englisch) und fortlaufende Fernunterstützungsfähigkeiten erforderte.
Unser Ansatz & Systemarchitektur
SENTRADO entwarf eine vollständige DCS-Lösung auf Basis der Siemens PCS 7-Plattform mit redundanten AS 410-Steuerungen, die einen fehlertoleranten Betrieb mit automatischem CPU-Umschaltvorgang in weniger als 50 Millisekunden gewährleistet. Die Systemarchitektur war in drei Prozessbereiche unterteilt – Vorbereitung, Extraktion und Lösemittelrückgewinnung – die jeweils von dedizierten Steuerungs-Paaren gesteuert werden, die über ein redundantes PROFINET-Ringnetzwerk kommunizieren.
Die Schaltschränke wurden in der UL-zertifizierten Fertigungsstätte von SENTRADO in China hergestellt und verfügen über Gehäuse der Schutzart IP54 mit integrierten Klimageräten zur Bewältigung des tropischen Klimas. Alle Schaltschränke durchliefen vor dem Versand einen strengen 72-stündigen Burn-in-Test mit vollständiger Signalsimulation. Die dezentralen ET 200PA-Peripheriestationen wurden in Feldverteilerkästen in der Nähe der Prozessanlagen installiert, was die Feldverkabelungskosten erheblich reduzierte und die Signalintegrität verbesserte.
Um der Anforderung an eine unterbrechungsfreie Migration gerecht zu werden, entwickelte SENTRADO eine phasenweise Migrationsstrategie. Neue Steuerungen wurden parallel zum Altsystem installiert, wobei Signalaufteiler beiden Systemen ermöglichten, Prozessvariablen gleichzeitig zu überwachen. Jeder Prozessbereich wurde während geplanter Wartungsfenster individuell umgeschaltet, wobei das alte System im Hot-Standby verblieb, bis das neue System vollständig validiert war. Das WinCC SCADA-System bietet den Bedienern intuitive Prozessgrafiken, erweitertes Alarmmanagement und einen integrierten Historian mit 3-jähriger Datenaufbewahrung für regulatorische Compliance und Prozessoptimierung.
Highlights der Systemarchitektur
- Redundante Siemens PCS 7 AS 410-Steuerungen mit Hot-Standby-CPU-Konfiguration
- PROFINET-Ringtopologie mit MRP (Media Redundancy Protocol) für Netzwerkresilienz
- Dezentrale ET 200PA-Peripherie mit Hot-Swap-Fähigkeit für alle Module
- WinCC SCADA mit 4 Bedienerstationen und 1 Engineering-Workstation
- Integriertes Rezeptmanagementsystem zur Unterstützung von über 50 Sojabohnensorten-Profilen
- IP54-Schaltschränke mit integrierter Kühlung und Staubfilterung
- OPC-UA-Schnittstelle für ERP/MES-Integration
- Fernzugriff auf Diagnose über sichere VPN-Verbindung
Systemparameter & Konfiguration
| Leitsystem | Siemens PCS 7 DCS v9.0 |
| Steuerungen | 2 × SIMATIC AS 410 (redundant) |
| Gesamte E/A-Punkte | 3,200+ (AI: 480, AO: 160, DI: 1,800, DO: 760) |
| Kommunikationsprotokoll | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 Bedienerstationen + 1 EWS |
| Schaltschränke | 12 × IP54 mit integrierter Wechselstromkühlung |
| Dezentrale E/A-Stationen | 18 × ET 200PA dezentrale Stationen |
| Historian | WinCC Process Historian — 3-jährige Aufbewahrung |
| Spannungsbereich | 380V/480V 3-phasig, 50/60Hz |
| Rezepturverwaltung | 50+ Produktvariantenprofile |
| Netzwerktopologie | Redundanter PROFINET-Ring mit MRP |
| Systemverfügbarkeit | 99.5% (garantiert) |
Hauptkomponenten & Hardware
Siemens AS 410 Steuerung
6ES7410-5HX08-0AB0
Redundante Hochleistungs-DCS-Steuerung
ET 200PA dezentrale E/A
6ES7650-0PH00-0AB0
Remote-I/O-Station für den Feldeinsatz
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Bedieneroberfläche und Prozessvisualisierung
SCALANCE X204RNA Switch
6GK5204-0BA00-2KB2
Redundanter PROFINET-Ringschalter
SITOP Stromversorgung
6EP1336-3BA10
Redundante 24V-DC-Netzteile
SIRIUS Sanftanlasser
3RW4445-6BC44
Sanfter Motoranlauf für große Brecher
IP54-Schaltschrank
Rittal VX25
NEMA-12-Gehäuse mit Klimatisierung
SITRANS Durchflussmessumformer
7ME6910-1AA30-1AA0
Elektromagnetische Durchflussmessung
Projektphasen
Engineering & Design
8 WochenFEED, P&ID-Prüfung, I/O-Listenerstellung, Steuerungsphilosophie
Schaltschrankfertigung
6 WochenSchaltschrankmontage, Verdrahtung, Komponenteneinbau, Qualitätskontrolle
Softwareentwicklung
10 WochenDCS-Programmierung, HMI-Grafiken, Rezeptursystem, Alarmkonfiguration
Werksabnahmeprüfung (FAT)
2 WochenUmfassende Simulationstests in Anwesenheit des Kunden, I/O-Überprüfung
Versand & Logistik
5 WochenSeefracht Shanghai nach Santos, Landtransport nach Mato Grosso
Installation & Inbetriebnahme
6 WochenVerkabelung vor Ort, Schleifenprüfungen, schrittweise Umstellung, SAT
Schulung & Übergabe
2 WochenBediener- und Instandhalterschulung, Dokumentationsübergabe
Messbare Ergebnisse
Leistungsdaten verifiziert nach Systeminbetriebnahme und kontinuierlichem Betrieb.
Produktionskapazität von 4.600 auf 6.000 T/D
DCS-Verfügbarkeit über 18 Monate Betriebszeit
Null ungeplante Produktionsstillstände seit der Umstellung
Optimierte Motorsteuerung und Prozessregelkreise
Vorher vs. Nachher: Quantifizierter Vergleich
| Kennzahl | Vorher | Nachher | Änderung |
|---|---|---|---|
| Produktionsdurchsatz | 4,600 T/D | 6,000 T/D | +30% |
| Systemverfügbarkeit | ~92% (häufige Stillstandszeiten) | 99.5% | +7,5 Punkte |
| Ungeplante Stillstandszeiten | 4–6 Std./Monat | 0 Stunden | −100% |
| Energieverbrauch | Ausgangswert | 20 % Reduzierung | −20% |
| Herstellersupport | End-of-life, kein Support | Voller OEM- und SENTRADO-Support | Abgedeckt |
Die Daten basieren auf den Inbetriebnahmeberichten des Projekts und fortlaufenden Betriebsmessungen. Der Name des Kunden ist nur unter NDA verfügbar.
Finanzielle Auswirkungen
Das gelieferte Automatisierungssystem übertraf alle im Vertrag festgelegten Leistungsziele und erzielte im Vergleich zum Ausgangsbetrieb einen höheren Durchsatz, einen geringeren Energieverbrauch und eine verbesserte Produktqualität. Der Kunde meldete die vollständige Amortisation der Investition innerhalb der prognostizierten Amortisationszeit zurück und hat SENTRADO seitdem mit weiteren Ausbauphasen der Anlage beauftragt.
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