اتوماسیون پردازش دانههای روغنی COFCO با ظرفیت 5,000 T/D | SENTRADO
مطالعه موردی دقیق از راهحل اتوماسیون صنعتی SENTRADO که نتایج قابل اندازهگیری را برای عملیات پردازش مواد غذایی در اندونزی ارائه میدهد.
پیشینه و اهداف پروژه
شرکت COFCO، بزرگترین شرکت پردازش مواد غذایی، تولیدکننده و تاجر در چین، SENTRADO را به کار گرفت تا اتوماسیون یکپارچه را برای یک کارخانه پیشتیمار و استخراج دانههای روغنی با ظرفیت 5,000 تن در روز که با یک خط تصفیه 1,000 تن در روز در تأسیسات خود در اندونزی ترکیب شده است، ارائه دهد. این پروژه به گسترش استراتژیک COFCO در بازارهای روغن پالم و سویای جنوب شرق آسیا خدمت کرد و به سیستمی نیاز داشت که بتواند هم استانداردهای شرکتی چین و هم الزامات نظارتی اندونزی را برآورده کند.
دامنه اتوماسیون شامل زنجیره تولید کامل بود — از دریافت دانه خام، تمیز کردن، خرد کردن، نرمسازی، پرک کردن و پرس کردن تا استخراج با حلال، حذف حلال از کنجاله، صمغزدایی روغن خام، خنثیسازی، سفید کردن، بو زدایی و ذخیرهسازی روغن نهایی. کارفرما همچنین به یک سیستم ثبت تاریخچه دادههای تولید و گزارشدهی نیاز داشت که بتواند سیستم اجرای تولید (MES) در سطح سازمانی COFCO را در دفتر مرکزی پکن تغذیه کند.
راهحل SENTRADO بر پایه یک معماری با دسترسپذیری بالا با افزونگی Siemens S7-400 SMART+ ساخته شد، تا اطمینان حاصل شود که خرابی یک کنترلکننده یا شبکه واحد، فرآیند پیوسته استخراج را قطع نمیکند — که یک الزام حیاتی به دلایل اقتصادی و ایمنی در عملیات استخراج مبتنی بر حلال است.
مشکلاتی که باید حل میکردیم
1. کنترل یکپارچه چند فرآیندی
این کارخانه پیشتیمار و استخراج 5,000 T/D را با تصفیه 1,000 T/D ترکیب میکند — دو عملیات با دینامیک، الزامات ایمنی و اهداف بهینهسازی متفاوت که با این حال باید نرخهای تولید و انتقال مواد را به طور یکپارچه هماهنگ کنند.
2. ردیابی ایمنی مواد غذایی
سیستم مدیریت ایمنی مواد غذایی جهانی COFCO نیازمند شجرهنامه کامل بچ از دریافت مواد اولیه تا محموله روغن تصفیه شده است. هر پارامتر — دما، فشار، جریان، افزودن مواد شیمیایی — باید برای اهداف حسابرسی ثبت و به بچهای تولید خاص نسبت داده شود.
3. ایمنی حلال
استخراج با حلال هگزان نیازمند کنترلهای ایمنی سختگیرانه از جمله تشخیص گاز، تخلیه اضطراری، پالایش با گاز خنثی و ابزار ضد انفجار است. سیستم اتوماسیون باید سطوح یکپارچگی ایمنی دارای رتبه SIL را برآورده کرده و با سیستم تشخیص آتش و گاز کارخانه یکپارچه شود.
4. یکپارچهسازی MES
MES سازمانی COFCO در پکن به دادههای تولید بلادرنگ از کارخانه اندونزی از طریق OPC UA نیاز داشت، شامل توان عملیاتی، بازده، مصرف انرژی، پارامترهای کیفیت و وضعیت تجهیزات — که نیازمند امنیت سایبری قوی برای انتقال دادههای بینمرزی است.
5. رطوبت حارهای و خوردگی
اقلیم استوایی اندونزی با رطوبت بالا و هوای شور (کارخانه در نزدیکی یک بندر واقع شده است) نیازمند سختافزار مقاوم در برابر خوردگی، بردهای مدار با روکش محافظ و تابلوهای کنترلشده از نظر اقلیمی برای جلوگیری از میعان و خرابی زودرس تجهیزات بود.
رویکرد و معماری سیستم ما
SENTRADO یک پلتفرم یکپارچه SCADA و کنترل مبتنی بر کنترلکنندههای افزونه Siemens S7-400 SMART+، همراه با I/O توزیعشده ET 200PA در تمامی نواحی فرآیندی مستقر کرد. معماری افزونه SMART+ تعویض خودکار CPU را با دادههای همگامسازیشده فراهم میکند و انتقال بدون ضربه را در هنگام خرابی هر کنترلکننده منفرد تضمین مینماید. شبکه PROFINET از یک توپولوژی حلقوی افزونه با بخشهای فیبر نوری بین نواحی فرآیندی استفاده میکند که هم تحمل خطا و هم ایزولاسیون الکتریکی را فراهم میآورد.
سیستم مدیریت هشدار یکپارچه، بیش از 2,000 هشدار را بر اساس اولویت، ناحیه و پیامد دستهبندی میکند و شامل قفسهبندی هشدارها، سرکوب سیل و راهنمای پاسخ خودکار برای شرایط بحرانی است. سیستم ابزار ایمنی (SIS) به طور مستقل از سیستم کنترل فرآیند پایه (BPCS) عمل میکند و کنترلکنندههای ایمنی اختصاصی، خاموشی اضطراری (ESD)، تشخیص آتش و گاز (F&G) و سیستمهای سرکوب انفجار را مدیریت میکنند. تمامی تجهیزات میدانی مرتبط با ایمنی دارای رتبهبندی SIL بوده و در طول تعمیرات و نگهداری برنامهریزیشده، آزمایشهای اثباتی میشوند.
تاریخنگار دادههای تولید، بیش از 5,000 متغیر فرآیندی را با رزولوشن یک ثانیه جمعآوری میکند و دادهها را به مدت سه سال در سرورهای محلی با تکثیر خودکار در ابر سازمانی COFCO نگهداری مینماید. یک سرور OPC UA با اتصالات رمزگذاریشده و احراز هویتشده، رابط MES را فراهم میکند. اجرای خودکار رسپی، توالی کامل تولید را از انتخاب دانه تا گواهینامه کیفیت روغن تصفیهشده مدیریت میکند و سوابق دسته الکترونیکی تولید مینماید که هم نیازهای حسابرسی ایمنی غذایی HACCP و هم اندونزی را برآورده میسازد.
نکات برجسته معماری سیستم
- کنترلکنندههای افزونه Siemens S7-400 SMART+ با تعویض بدون ضربه
- I/O توزیعشده ET 200PA با پوشش کانفورمال برای محافظت در برابر شرایط استوایی
- SIS مستقل با کنترلکنندههای ایمنی دارای رتبهبندی SIL برای ESD و F&G
- مدیریت هشدار یکپارچه با بیش از 2,000 هشدار اولویتبندیشده
- تاریخنگار دادههای تولید با نگهداری 3 ساله و تکثیر ابری
- رابط رمزگذاریشده OPC UA برای MES سازمانی COFCO در پکن
- اجرای خودکار رسپی با سوابق دسته الکترونیکی
- شبکه حلقوی فیبر نوری افزونه PROFINET
پارامترها و پیکربندی سیستم
| سیستم کنترل | Siemens S7-400 SMART+ (افزونه) |
| کنترلکنندهها | 2 × جفت CPU S7-400 SMART+ |
| کنترلکنندههای ایمنی | 1 × S7-400F (دارای رتبهبندی SIL 2) |
| مجموع نقاط I/O | 2,600+ (AI: 380, AO: 120, DI: 1,500, DO: 600) |
| پروتکل ارتباطی | PROFINET / PROFIBUS DP / OPC UA / Modbus |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 OS + 1 EWS + سرور وب |
| تابلوهای کنترل | 10 × IP54 با هیترهای ضد میعان |
| یکپارچگی ایمنی | SIL 2 برای توابع SIS |
| تاریخنگار | بیش از 5,000 تگ، نگهداری 3 ساله، پشتیبانگیری ابری |
| محدوده توان | 400V سه فاز، 50Hz + UPS |
| سیستم رسپی | اجرای خودکار دسته برای بیش از 15 محصول |
| شبکه | حلقه فیبر نوری افزونه PROFINET |
اجزا و سختافزارهای کلیدی
Siemens S7-400 SMART+
6ES7410-5HX08-0AB0
جفت کنترلکننده افزونه
CPU ایمنی S7-400F
6ES7416-3FS06-0AB0
کنترلکننده ایمنی دارای گواهینامه SIL
ET 200PA I/O
6ES7650-0PH00-0AB0
I/O از راه دور با روکش محافظ
WinCC OA اسکادا (SCADA)
6AV6371-1DN07-0AX0
پلتفرم عملیات یکپارچه
SCALANCE X307-3
6GK5307-3BL10-2AA3
سوییچ PROFINET لایه 3
SITRANS FUS380
7ME3570-1AA30-0AA0
فلومتر اولتراسونیک برای خطوط حلال
رله ایمنی SIRIUS
3SK1211-1BB40
رله ایمنی مدار ESD
Rittal AX استیل
AX 1318.000
محفظه مقاوم در برابر خوردگی
فازهای پروژه
مهندسی و طراحی
8 هفتهفلسفه کنترل، طراحی SIS، معماری شبکه
ساخت تابلو کنترل
6 هفته10 تابلو با محافظت در برابر شرایط استوایی
توسعه نرمافزار
10 هفتهرابط BPCS، SIS، هیستوریان، MES
FAT
2 هفتهتست یکپارچه شامل تأیید منطق ایمنی
حمل و نقل به اندونزی
4 هفتهحمل و نقل دریایی به سورابایا، حمل و نقل داخلی
نصب و راهاندازی
8 هفتهسیمکشی در محل، بررسی لوپها، راهاندازی با سیال
تست SAT و تست عملکرد
3 هفتهآزمایش تولید، تأیید بازده، تست اثبات SIS
آموزش و تحویل
2 هفتهآموزش اپراتور و نگهداری
دستاوردهای قابل اندازهگیری
دادههای عملکرد پس از راهاندازی سیستم و بهرهبرداری پایدار تأیید شدند.
بهبود کارایی استخراج و تصفیه
شجرهنامه کامل بچ برای ممیزیها
صفر رویداد ایمنی قابل ثبت از زمان راهاندازی
عملکرد افزونگی SMART+
قبل در مقابل بعد: مقایسه کمی
| شاخص | قبل | بعد | تغییر |
|---|---|---|---|
| بازده روغن | نرخ استخراج پایه | 25% افزایش بازده | +25% |
| ردیابی بچ | مبتنی بر کاغذ، دارای کاستی در ممیزی | 100% شجرهنامه دیجیتال | ممیزی کامل |
| حوادث ایمنی | رویدادهای قابل ثبت/سال | 0 از زمان راهاندازی | −100% |
| در دسترس بودن سیستم | ~96% (کنترلکننده تکی) | 99.6% (افزونگی SMART+) | +3.6 امتیاز |
| زمان تغییر فرمول تولید | 2-3 ساعت | کمتر از 30 دقیقه | −85% |
دادهها بر اساس گزارشهای راهاندازی پروژه و اندازهگیریهای عملیاتی مستمر است. نام مشتری تحت توافقنامه عدم افشا (NDA) در دسترس است.
تأثیر بر سود خالص
سیستم اتوماسیون تحویلدادهشده از تمام اهداف عملکردی مشخصشده در قرارداد فراتر رفت و توانست در مقایسه با عملیات پایه، توان عملیاتی بالاتر، مصرف انرژی کمتر و کیفیت محصول بهبودیافته را محقق سازد. مشتری گزارش داد که بازگشت کامل سرمایه در دوره بازگشت پیشبینیشده حاصل شده و از آن زمان تاکنون، SENTRADO را برای فازهای اضافی توسعه کارخانه درگیر کرده است.
پروژه مشابهی دارید؟
چه به یک مهاجرت 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 رایگان دریافت کرده و استعلام قیمت کنید.