COFCO 5.000 t/Tag Automatisierung der Ölsaatenverarbeitung | SENTRADO
Eine detaillierte Fallstudie zur Industrieautomationslösung von SENTRADO, die messbare Ergebnisse für Lebensmittelverarbeitungsbetriebe in Indonesien liefert.
Projekthintergrund & Zielsetzungen
Die COFCO Corporation, Chinas größtes Unternehmen für Lebensmittelverarbeitung, -herstellung und -handel, beauftragte SENTRADO mit der Bereitstellung einer integrierten Automatisierung für eine Ölsaaten-Vorbehandlungs- und Extraktionsanlage mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen pro Tag, kombiniert mit einer 1.000 Tonnen pro Tag Raffinationslinie in ihrem Werk in Indonesien. Das Projekt diente der strategischen Expansion von COFCO in die südostasiatischen Märkte für Palm- und Sojaöl und erforderte ein System, das sowohl den chinesischen Unternehmensstandards als auch den indonesischen behördlichen Anforderungen entspricht.
Der Automatisierungsumfang umfasste die gesamte Produktionskette – von der Rohsaatannahme, Reinigung, Zerkleinerung, Konditionierung, Flockierung und Pressung über die Lösungsmittelextraktion, Schrotentsolventierung, Rohöl-Entschleimung, Neutralisation, Bleichung, Desodorierung bis hin zur Lagerung des Fertigöls. Der Kunde forderte zudem einen Produktionsdaten-Historian und ein Berichtssystem, das das unternehmensweite Manufacturing Execution System (MES) von COFCO in der Pekinger Zentrale speisen konnte.
Die Lösung von SENTRADO basiert auf einer Hochverfügbarkeitsarchitektur mit Siemens S7-400 SMART+ Redundanz, die sicherstellt, dass ein einzelner Ausfall eines SPS-Steuerungen oder Netzwerks den kontinuierlichen Extraktionsprozess nicht unterbricht – eine entscheidende Anforderung aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen bei lösungsmittelbasierten Extraktionsprozessen.
Zu lösende Probleme
1. Integrierte Multiprozesssteuerung
Die Anlage kombiniert 5.000 t/d Vorbehandlung und Extraktion mit 1.000 t/d Raffination – zwei Prozesse mit unterschiedlichen Dynamiken, Sicherheitsanforderungen und Optimierungszielen, die dennoch Produktionsraten und Materialübergänge nahtlos koordinieren müssen.
2. Rückverfolgbarkeit der Lebensmittelsicherheit
Das globale Lebensmittelsicherheitsmanagementsystem von COFCO erfordert eine vollständige Chargenrückverfolgung von der Rohstoffannahme bis zum Versand des raffinierten Öls. Jeder Parameter – Temperatur, Druck, Durchfluss, Chemikalienzugabe – muss für Auditzwecke aufgezeichnet und spezifischen Produktionschargen zugeordnet werden können.
3. Lösungsmittelsicherheit
Die Hexan-Lösungsmittelextraktion erfordert strenge Sicherheitskontrollen, einschließlich Gaserkennung, Notentlüftung, Inertgas-Spülung und explosionsgeschützter Instrumentierung. Das Automatisierungssystem muss SIL-bewertete Sicherheitsintegritätsstufen erfüllen und in das Brand- und Gasmeldesystem der Anlage integriert werden.
4. MES-Integration
Das Unternehmens-MES von COFCO in Peking benötigte Echtzeit-Produktionsdaten aus der indonesischen Anlage über OPC UA, einschließlich Durchsatz, Ausbeute, Energieverbrauch, Qualitätsparameter und Anlagenstatus – was eine robuste Cybersicherheit für den grenzüberschreitenden Datentransfer erfordert.
5. Tropische Feuchtigkeit und Korrosion
Das äquatoriale Klima Indonesiens mit hoher Luftfeuchtigkeit und salzhaltiger Luft (die Anlage befindet sich in der Nähe eines Hafens) erforderte korrosionsbeständige Hardware, conformal beschichtete Leiterplatten und klimatisierte Schaltschränke, um Kondensation und vorzeitigen Ausfall der Ausrüstung zu verhindern.
Unser Ansatz und Systemarchitektur
SENTRADO implementierte eine einheitliche SCADA- und Steuerungsplattform auf Basis der redundanten Controller Siemens S7-400 SMART+ mit ET 200PA dezentraler Peripherie in allen Prozessbereichen. Die SMART+ Redundanzarchitektur ermöglicht einen automatischen CPU-Umschalt mit synchronisierten Daten, was einen stoßfreien Übergang bei einem einzelnen Controller-Ausfall gewährleistet. Das PROFINET-Netzwerk verwendet eine redundante Ringtopologie mit Glasfasersegmenten zwischen den Prozessbereichen, was sowohl Fehlertoleranz als auch elektrische Trennung bietet.
Das integrierte Alarmmanagementsystem kategorisiert über 2.000 Alarme nach Priorität, Bereich und Auswirkung, mit Alarmunterdrückung, Flutbegrenzung und automatisierter Reaktionsführung für kritische Zustände. Das Sicherheitsinstrumentierungssystem (SIS) arbeitet unabhängig vom Basisprozessleitsystem (BPCS), wobei dedizierte Sicherheitssteuerungen die Notabschaltung (ESD), die Brand- und Gaserkennung (F&G) und die Explosionsunterdrückungssysteme verwalten. Alle sicherheitsrelevanten Feldgeräte sind SIL-bewertet und werden während der planmäßigen Wartung funktionssicher getestet.
Der Produktionsdaten-Historian erfasst über 5.000 Prozessvariablen mit einer Auflösung von einer Sekunde und speichert die Daten drei Jahre lang auf lokalen Servern mit automatischer Replikation in die Unternehmens-Cloud von COFCO. Ein OPC UA-Server mit verschlüsselten, authentifizierten Verbindungen stellt die MES-Schnittstelle bereit. Die automatisierte Rezeptausführung steuert die gesamte Produktionssequenz von der Saatauswahl bis zur Qualitätszertifizierung des raffinierten Öls und generiert elektronische Chargenberichte, die sowohl die HACCP- als auch die indonesischen Lebensmittelsicherheits-Audit-Anforderungen erfüllen.
Highlights der Systemarchitektur
- Redundante Siemens S7-400 SMART+ Controller mit stoßfreiem Umschalten
- ET 200PA dezentrale Peripherie mit Schutzbeschichtung für Tropenschutz
- Unabhängiges SIS mit SIL-bewerteten Sicherheitssteuerungen für ESD und F&G
- Integriertes Alarmmanagement mit über 2.000 priorisierten Alarmen
- Produktionsdaten-Historian mit 3-Jahres-Speicherung und Cloud-Replikation
- Verschlüsselte OPC UA-Schnittstelle zum Unternehmens-MES von COFCO in Peking
- Automatisierte Rezeptausführung mit elektronischen Chargenberichten
- Redundantes PROFINET-Glasfaserringnetzwerk
Systemparameter und Konfiguration
| Steuerungssystem | Siemens S7-400 SMART+ (redundant) |
| SPS-Steuerungen | 2 × S7-400 SMART+ CPU-Paare |
| Sicherheitssteuerungen | 1 × S7-400F (SIL 2 zertifiziert) |
| Gesamtzahl der E/A-Punkte | 2,600+ (AI: 380, AO: 120, DI: 1,500, DO: 600) |
| Kommunikationsprotokoll | PROFINET / PROFIBUS DP / OPC UA / Modbus |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 OS + 1 EWS + Webserver |
| Schaltschränke | 10 × IP54 mit Kondenswasserheizungen |
| Funktionale Sicherheit | SIL 2 für SIS-Funktionen |
| Historian | 5,000+ Tags, 3 Jahre Aufbewahrung, Cloud-Backup |
| Stromversorgung | 400V 3-phasig, 50Hz + UPS |
| Rezeptursystem | Automatisierte Chargenabwicklung für 15+ Produkte |
| Netzwerk | Redundanter PROFINET-Glasfaserring |
Hauptkomponenten & Hardware
Siemens S7-400 SMART+
6ES7410-5HX08-0AB0
Redundantes SPS-Paar
S7-400F Safety CPU
6ES7416-3FS06-0AB0
SIL-konforme Sicherheitssteuerung
ET 200PA I/O
6ES7650-0PH00-0AB0
Schutzlackiertes Remote-I/O
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Unified Operations Platform
SCALANCE X307-3
6GK5307-3BL10-2AA3
Layer-3-PROFINET-Switch
SITRANS FUS380
7ME3570-1AA30-0AA0
Ultraschall-Durchflussmessung für Lösungsmittelleitungen
SIRIUS-Sicherheitsrelais
3SK1211-1BB40
Sicherheitsrelais für ESD-Schaltungen
Rittal AX Edelstahl
AX 1318.000
Korrosionsbeständiges Gehäuse
Projektphasen
Engineering & Design
8 WochenSteuerungsphilosophie, SIS-Auslegung, Netzwerkarchitektur
Schaltschrankbau
6 Wochen10 Schaltschränke mit Tropenschutz
Softwareentwicklung
10 WochenBPCS, SIS, Historian, MES-Schnittstelle
FAT
2 WochenIntegrierter Test inklusive Verifizierung der Sicherheitslogik
Versand nach Indonesien
4 WochenSeefracht nach Surabaya, Landtransport
Installation & Inbetriebnahme
8 WochenFeldverkabelung, Schleifenprüfung, Nassinbetriebnahme
SAT & Performance-Test
3 WochenProduktionsversuch, Ausbeuteverifizierung, SIS-Proof-Test
Schulung & Übergabe
2 WochenBediener- und Instandhaltungsschulung
Messbare Ergebnisse
Leistungsdaten nach Systeminbetriebnahme und Dauerbetrieb verifiziert.
Verbesserte Extraktions- und Raffinationseffizienz
Vollständige Chargenrückverfolgung für Audits
Null meldepflichtige Sicherheitsereignisse seit Inbetriebnahme
SMART+ Redundanzleistung
Vorher vs. Nachher: Quantitativer Vergleich
| Kennzahl | Vorher | Nachher | Änderung |
|---|---|---|---|
| Ölausbeute | Basis-Extraktionsrate | 25% Ausbeutesteigerung | +25% |
| Chargenrückverfolgbarkeit | Papierbasiert, Audit-Lücken | 100% digitale Rückverfolgbarkeit | Vollständiges Audit |
| Sicherheitsvorfälle | Meldepflichtige Ereignisse/Jahr | 0 seit Inbetriebnahme | −100% |
| Systemverfügbarkeit | ~96% (Einzel-SPS) | 99,6% (SMART+ Redundanz) | +3,6 Pkt. |
| Rezepturwechselzeit | 2–3 Stunden | Unter 30 Minuten | −85% |
Daten basierend auf Inbetriebnahmeberichten des Projekts und kontinuierlichen Betriebsmessungen. Kundenname unter NDA verfügbar.
Finanzielle Gesamtauswirkung
Das bereitgestellte 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 des prognostizierten Amortisationszeitraums und beauftragte SENTRADO seitdem mit weiteren Phasen der Anlagenerweiterung.
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