مهاجرت سیستم کنترل Bunge در چین | SENTRADO
مطالعه موردی دقیق از راهحل اتوماسیون صنعتی SENTRADO که نتایج قابل اندازهگیری برای عملیات فرآوری مواد غذایی در چین ارائه میدهد.
پیشینه و اهداف پروژه
Bunge، پیشرو جهانی در کسبوکارهای کشاورزی و مواد اولیه غذایی، SENTRADO را برای اجرای مهاجرت کامل سیستم کنترل صنعتی (ICS) قدیمی به DCS Siemens PCS 7 در مجتمع فرآوری سویای خود در چین انتخاب کرد. این پروژه شامل جایگزینی یک سیستم کنترل توزیعشده منسوخشده بود که نزدیک به دو دهه در حال بهرهبرداری بود، با یک پلتفرم مدرن و یکپارچه که از مرحله بعدی رشد و تحول دیجیتال کارخانه پشتیبانی میکند.
ICS موجود، اگرچه در گذشته قابل اعتماد بود، نگهداری از آن به طور فزایندهای دشوار و پرهزینه شده بود. تولیدکننده پشتیبانی را متوقف کرده بود، زمان تأمین قطعات یدکی به ماهها رسیده بود و سیستم فاقد قابلیتهای اتصال و داده مورد نیاز برای تولید مدرن بود. Bunge به یک شریک مهاجرت نیاز داشت که بتواند یک راهحل کامل و کلید تحویل — از مهندسی و ساخت تابلو گرفته تا توسعه نرمافزار، راهاندازی و پشتیبانی بلندمدت — با تجربه ثابتشده در مهاجرت DCS در مقیاس بزرگ در بخش فرآوری مواد غذایی ارائه دهد.
حضور محلی SENTRADO در چین یک عامل تعیینکننده بود که امکان همکاری نزدیک با تیم مهندسی Bunge را در طول پروژه و پاسخگویی سریع در محل در صورت نیاز فراهم میکرد. این پروژه از دفتر مرکزی ما در پکن و تسهیلات تولیدی Yanjiao تحویل داده شد.
مشکلاتی که باید حل میکردیم
1. پلتفرم ICS منسوخشده
DCS قدیمی دیگر توسط تولیدکننده اصلی پشتیبانی نمیشد. قطعات حیاتی مانند کارتهای I/O، منابع تغذیه و ایستگاههای اپراتور با نرخ فزایندهای خراب میشدند و قطعات جایگزین تنها از طریق بازسازیکنندگان شخص ثالث با قیمتهای گزاف در دسترس بودند.
2. الزام فرآوری پیوسته
فرآوری سویا یک عملیات پیوسته است. خطوط استخراج و تصفیه را نمیتوان بدون اتلاف قابل توجه محصول، فشار به تجهیزات و روزها زمان راهاندازی مجدد متوقف و دوباره راهاندازی کرد. مهاجرت باید پیوستگی تولید را در تمام طول مدت حفظ میکرد.
3. مهاجرت Data Historian
سالها داده تاریخی فرآیند ذخیرهشده در تاریخنگار قدیمی باید حفظ و به پلتفرم جدید مهاجرت داده میشد. این دادهها برای گزارشدهی نظارتی، بهینهسازی فرآیند و تحلیل روند بلندمدت ضروری بود.
4. مهندسی مجدد Function Block
منطق کنترل سیستم قدیمی که در طول سالها توسعه یافته بود، شامل تغییرات مستند نشده و پارامترهای تنظیمشده سفارشی بود که برای کارخانه خاص بهینهسازی شده بودند. ترجمه ساده کد خط به خط نمیتوانست دانش عملیاتی نهفته در این تغییرات را در بر بگیرد.
5. مدیریت تغییر اپراتور
اپراتورهای کارخانه بیش از یک دهه تجربه با HMI قدیمی داشتند. یک تغییر رادیکال در رابط کاربری میتوانست در دوره گذار منجر به خطاهای عملیاتی شود. سیستم جدید باید تعادلی بین قابلیت استفاده مدرن و مفاهیم عملیاتی آشنا ایجاد میکرد.
رویکرد و معماری سیستم ما
SENTRADO یک مهاجرت کامل EPC (مهندسی، تدارکات، ساخت) را به پلتفرم Siemens PCS 7 DCS انجام داد و از کنترلکنندههای AS 410 با I/O توزیعشده ET 200SP HA استفاده کرد. این سیستم با افزونگی کامل در سطوح کنترلکننده، شبکه و سرور طراحی شد تا حداکثر دسترسپذیری را فراهم کند. استراتژی مهاجرت از یک رویکرد مرحلهبهمرحله و منطقهبهمنطقه استفاده کرد، که در آن هر سلول فرآیندی — از دریافت و آمادهسازی تا استخراج، تصفیه و بستهبندی — در پنجرههای نگهداری و تعمیرات با دقت برنامهریزیشده، به طور مستقل تبدیل شد.
به جای ترجمه ساده کدهای قدیمی، مهندسان فرآیند SENTRADO در کنار اپراتورهای ارشد Bunge کار کردند تا رفتار کنترل واقعی، از جمله تمام پارامترهای تنظیم مستند نشده و راهحلهای عملیاتی را مستندسازی کنند. این دانش سپس با استفاده از بلوکهای تابعی کتابخانه فرآیند پیشرفته (APL) در PCS 7 مهندسی مجدد شد، که عملکرد کنترل برتر، عیبیابی داخلی و فیسپلیتهای استاندارد را فراهم کرد. مهاجرت historian از یک پایپلاین استخراج و تبدیل داده استفاده کرد که 10+ سال داده فرآیندی را با حفظ کامل یکپارچگی timestamp حفظ کرد.
فرآیند طراحی رابط انسان و ماشین (HMI) شامل چندین چرخه بازبینی با تیم عملیات Bunge بود تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات حیاتی در یک چیدمان آشنا ارائه میشود و در عین حال اصول ارگونومیک مدرن در آن لحاظ شده است. سیستم جدید WinCC شامل گرافیکهای فرآیندی با کارایی بالا، قفسهبندی آلارم، طرحهای رنگی ارگونومیک و یک نمایشگر سیار برای سرپرستان است. آموزش جامع اپراتور با استفاده از یک شبیهساز که پاسخهای واقعی کارخانه را قبل از راهاندازی شبیهسازی میکرد، ارائه شد.
ویژگیهای برجسته معماری سیستم
- Siemens PCS 7 v9.1 با کنترلکنندههای افزونه AS 410
- I/O توزیعشده ET 200SP HA با قابلیت hot-swap کامل
- مهاجرت مرحلهبهمرحله و منطقهبهمنطقه با حفظ پیوستگی تولید
- ثبت دانش فرآیند و مهندسی مجدد بلوکهای تابعی APL
- 10+ سال داده historian با حفظ یکپارچگی timestamp مهاجرت داده شد
- WinCC OA با گرافیکهای رابط انسان و ماشین (HMI) با کارایی بالا و قفسهبندی آلارم
- سرورها، شبکه و کنترلکنندههای افزونه در تمام سطوح
- شبیهساز آموزش اپراتور با مدل دینامیک کاملاً منطبق با کارخانه
پارامترها و پیکربندی سیستم
| سیستم کنترل | Siemens PCS 7 DCS v9.1 |
| کنترلکنندهها | 4 × AS 410 (جفتهای افزونه) |
| کل نقاط I/O | 3,600+ (AI: 520, AO: 180, DI: 2,100, DO: 800) |
| پروتکل ارتباطی | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / OPC UA |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 5 OS + 2 EWS + Web server |
| تابلو کنترل | 14 × IP54 با خنککننده افزونه |
| ایستگاههای I/O توزیعشده | 24 × ET 200SP HA |
| Historian | Process Historian با 10+ سال داده مهاجرتیافته |
| محدوده توان | 380V سه فاز، 50Hz، پشتیبانیشده با UPS |
| افزونگی | افزونگی کامل CPU، شبکه و سرور |
| فازهای مهاجرت | 6 سوئیچتر مرحلهبهمرحله مناطق فرآیندی |
| یکپارچگی دادهها | 100% دادههای تاریخی حفظ و قابل دسترسی هستند |
اجزا و سختافزارهای کلیدی
کنترلکننده Siemens AS 410
6ES7410-5HX08-0AB0
AS با کارایی بالا PCS 7
ET 200SP HA I/O
6DL5110-0AL10-0AX0
I/O از راه دور hot-swap برای PCS 7
مجموعه مهندسی PCS 7
6ES7658-5AX18-0YA5
نرمافزار مهندسی DCS
سرور WinCC OA
6AV6371-1DN07-0AX0
سرور اسکادا (SCADA) با افزونگی
SCALANCE X308-2
6GK5308-2FL10-2AA3
سوئیچ مدیریتشده PROFINET لایه 3
SITOP UPS1600
6EP4137-3AB00-0AY0
منبع تغذیه بدون وقفه
SITRANS FM MAG 5000
7ME6910-1AA30-1AA0
ترانسمیتر دبی الکترومغناطیسی
Rittal VX25 Baying
VX 8806.000
سیستم ماژولار کنارهمچینی کابینت
فازهای پروژه
جمعآوری دانش فرآیند
6 هفتههمکاری با اپراتورها برای مستندسازی رفتار کنترل واقعی
مهندسی تفصیلی
10 هفتهمعماری DCS، زمانبندی I/O، طراحی تابلو
ساخت تابلو
8 هفتهساخت 14 تابلو در تأسیسات SENTRADO
توسعه نرمافزار
14 هفتهمهندسی PCS 7، بلوکهای APL، رابط انسان و ماشین (HMI)، هیستورین
FAT و شبیهسازی
4 هفتهتست کامل سیستم با شبیهساز آموزش اپراتور
انتقال فاز 1-3
12 هفتهآمادهسازی، استخراج و انتقال منطقه پالایش
انتقال فاز 4-6
10 هفتهانتقال منطقه بستهبندی، تأسیسات جانبی و انبار
SAT و بهینهسازی
4 هفتهتنظیم عملکرد، مستندسازی نهایی، تحویل
دستاوردهای قابل اندازهگیری
دادههای عملکرد پس از راهاندازی سیستم و بهرهبرداری مداوم تأیید شدند.
عدم وجود قطعیهای برنامهریزینشده در طول انتقال
تمام دادههای تاریخی منتقل شده و در دسترس هستند
زمان فعالیت DCS پس از مهاجرت
میانگین زمان تعمیر به طور قابل توجهی کاهش یافته است
قبل در مقابل بعد: مقایسه کمی
| شاخص | قبل | بعد | تغییر |
|---|---|---|---|
| تولید در حین مهاجرت | در معرض خطر قطعی طولانیمدت | 100% تداوم | قطعی صفر |
| دسترسی به دادههای تاریخی | سیستمهای قدیمی پراکنده | 100% منتقل شده و در دسترس | دسترسی کامل |
| دسترسپذیری سیستم | ~95% (DCS فرسوده) | 99.8% | +4.8 pts |
| میانگین زمان تعمیر (MTTR) | ساعت (عیبیابی دستی) | 40% سریعتر با عیبیابی | −40% |
| استانداردسازی پلتفرم | چندین پلتفرم قدیمی | یک پلتفرم واحد Siemens | یکپارچه |
دادهها بر اساس گزارشهای راهاندازی پروژه و اندازهگیریهای عملیاتی مداوم است. نام مشتری تحت NDA در دسترس است.
تأثیر بر نتایج نهایی
سیستم اتوماسیون تحویلدادهشده از تمام اهداف عملکردی مشخصشده در قرارداد فراتر رفت و نسبت به عملکرد پایه، به ظرفیت تولید بالاتر، مصرف انرژی کمتر و کیفیت محصول بهبودیافته دست یافت. مشتری گزارش داد که بازگشت کامل سرمایه در دوره بازگشت پیشبینیشده محقق شده و از آن زمان تاکنون SENTRADO را برای مراحل توسعه اضافی کارخانه به کار گرفته است.
پروژه مشابهی دارید؟
چه به انتقال کامل DCS نیاز داشته باشید، چه تابلو کنترل PLC سفارشی، یا یک راهحل اتوماسیون کلید تحویل، مهندسان ما آماده کمک به شما هستند. همین امروز مشاوره و استعلام قیمت رایگان دریافت کنید.