Migrazione del sistema di controllo Bunge in Cina | SENTRADO
Un caso di studio dettagliato della soluzione di automazione industriale di SENTRADO che fornisce risultati misurabili per le operazioni di trasformazione alimentare in Cina.
Contesto e obiettivi del progetto
Bunge, leader globale nell'agribusiness e negli ingredienti alimentari, ha selezionato SENTRADO per eseguire una migrazione completa da un sistema di controllo industriale (ICS) obsoleto al DCS Siemens PCS 7 presso il loro complesso di trasformazione della soia in Cina. Il progetto ha compreso la sostituzione di un sistema di controllo distribuito a fine vita utile che era in funzione da quasi vent'anni, con una piattaforma moderna e integrata che avrebbe supportato la prossima fase di crescita e trasformazione digitale dello stabilimento.
L'ICS esistente, sebbene storicamente affidabile, era diventato sempre più difficile e costoso da mantenere. Il fornitore aveva interrotto il supporto, i tempi di consegna per i pezzi di ricambio si estendevano a mesi e il sistema mancava delle capacità di connettività e dati richieste per la produzione moderna. Bunge aveva bisogno di un partner per la migrazione in grado di fornire una soluzione completa chiavi in mano, dall'ingegneria e produzione dei quadri allo sviluppo software, dalla messa in servizio al supporto a lungo termine, con comprovata esperienza nella migrazione di DCS su larga scala nel settore della trasformazione alimentare.
La presenza locale di SENTRADO in Cina è stata un fattore decisivo, consentendo una stretta collaborazione con il team di ingegneria di Bunge per tutta la durata del progetto e una rapida risposta in loco quando necessario. Il progetto è stato gestito dalla nostra sede centrale di Pechino e dallo stabilimento di produzione di Yanjiao.
Problemi che abbiamo dovuto risolvere
1. Piattaforma ICS a fine ciclo di vita
Il DCS obsoleto non era più supportato dal produttore originale. Componenti critici come schede I/O, alimentatori e stazioni operatore guastavano a tassi crescenti, con parti di ricambio disponibili solo tramite ristrutturatori di terze parti a prezzi esorbitanti.
2. Requisito di processo continuo
La lavorazione della soia è un'operazione continua. Le linee di estrazione e raffinazione non possono essere fermate e riavviate senza significative perdite di prodotto, stress delle apparecchiature e giorni di tempo per la ripresa. La migrazione ha dovuto mantenere la continuità produttiva per tutto il tempo.
3. Migrazione del Data Historian
Anni di dati di processo storici archiviati nell'historian legacy dovevano essere preservati e migrati alla nuova piattaforma. Questi dati erano essenziali per la reportistica normativa, l'ottimizzazione dei processi e l'analisi dei trend a lungo termine.
4. Reingegnerizzazione dei blocchi funzione
La logica di controllo del sistema obsoleto, sviluppata nel corso di molti anni, conteneva modifiche non documentate e parametri ottimizzati su misura che erano stati ottimizzati per lo stabilimento specifico. La semplice traduzione del codice riga per riga non catturerebbe il know-how operativo incorporato in queste modifiche.
5. Gestione del cambiamento per gli operatori
Gli operatori dello stabilimento avevano oltre un decennio di esperienza con il vecchio HMI. Un cambiamento radicale dell'interfaccia potrebbe portare a errori operativi durante il periodo di transizione. Il nuovo sistema doveva bilanciare l'usabilità moderna con i concetti operativi familiari.
Il nostro approccio e architettura di sistema
SENTRADO ha fornito una migrazione EPC (Engineering, Procurement, Construction) completa alla piattaforma DCS Siemens PCS 7, utilizzando controller AS 410 con I/O distribuiti ET 200SP HA. Il sistema è stato progettato con piena ridondanza a livello di controller, rete e server per massimizzare la disponibilità. La strategia di migrazione ha utilizzato un approccio sequenziale area per area, con ogni cella di processo, dalla ricezione e preparazione all'estrazione, raffinazione e confezionamento, convertita in modo indipendente durante finestre di manutenzione attentamente pianificate.
Piuttosto che limitarsi a tradurre il codice legacy, gli ingegneri di processo di SENTRADO hanno lavorato a fianco degli operatori senior di Bunge per documentare il reale comportamento di controllo, inclusi tutti i parametri di regolazione non documentati e le soluzioni operative alternative. Questa conoscenza è stata poi riprogettata utilizzando i blocchi funzione della libreria di processo avanzata (APL) di PCS 7, che ha fornito prestazioni di controllo superiori, diagnostica integrata e faceplate standardizzati. La migrazione dell'historian ha utilizzato una pipeline di estrazione e trasformazione dei dati che ha preservato oltre 10 anni di dati di processo con la piena integrità del timestamp.
Il processo di progettazione HMI ha incluso molteplici cicli di revisione con il team operativo di Bunge per garantire che le informazioni critiche fossero presentate in un layout familiare, incorporando al contempo principi ergonomici moderni. Il nuovo sistema WinCC include grafica di processo ad alte prestazioni, shelving degli allarmi, combinazioni di colori ergonomiche e un visualizzatore mobile per i supervisori. Una formazione completa per gli operatori è stata erogata utilizzando un simulatore che replicava le risposte effettive dell'impianto prima del go-live.
Punti salienti dell'architettura di sistema
- Siemens PCS 7 v9.1 con controller ridondanti AS 410
- I/O distribuito ET 200SP HA con piena capacità di sostituzione a caldo
- Migrazione sequenziale area per area mantenendo la continuità produttiva
- Acquisizione della conoscenza di processo e reingegnerizzazione dei blocchi funzione APL
- Oltre 10 anni di dati dello storico migrati con integrità del timestamp
- WinCC OA con grafica HMI ad alte prestazioni e shelving degli allarmi
- Server, rete e controller ridondanti a tutti i livelli
- Simulatore per la formazione degli operatori con modello dinamico fedele all'impianto
Parametri di sistema e configurazione
| Sistema di controllo | Siemens PCS 7 DCS v9.1 |
| Controllori | 4 × AS 410 (coppie ridondanti) |
| Punti I/O totali | 3,600+ (AI: 520, AO: 180, DI: 2,100, DO: 800) |
| Protocollo di comunicazione | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / OPC UA |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 5 OS + 2 EWS + server Web |
| Quadri di comando | 14 × IP54 con raffreddamento ridondante |
| Stazioni I/O distribuite | 24 × ET 200SP HA |
| Storico | Process Historian con oltre 10 anni di dati migrati |
| Gamma di potenza | 380V trifase, 50Hz, con backup UPS |
| Ridondanza | Ridondanza completa di CPU, rete e server |
| Fasi di migrazione | 6 passaggi sequenziali delle aree di processo |
| Integrità dei dati | 100% dei dati storici preservati e accessibili |
Componenti chiave e hardware
Controller Siemens AS 410
6ES7410-5HX08-0AB0
AS ad alte prestazioni PCS 7
ET 200SP HA I/O
6DL5110-0AL10-0AX0
I/O remoti hot-swap per PCS 7
Suite di ingegneria PCS 7
6ES7658-5AX18-0YA5
Software di ingegneria DCS
WinCC OA Server
6AV6371-1DN07-0AX0
Server SCADA con ridondanza
SCALANCE X308-2
6GK5308-2FL10-2AA3
Switch PROFINET gestito Layer 3
SITOP UPS1600
6EP4137-3AB00-0AY0
Gruppo di continuità
SITRANS FM MAG 5000
7ME6910-1AA30-1AA0
Trasmettitore di portata elettromagnetico
Accoppiamento Rittal VX25
VX 8806.000
Sistema di accostamento quadri modulari
Fasi del progetto
Acquisizione della conoscenza di processo
6 settimaneCollaborare con gli operatori per documentare il comportamento effettivo di controllo
Ingegneria di dettaglio
10 settimaneArchitettura DCS, pianificazione I/O, progettazione del quadro
Produzione di quadri
8 settimane14 quadri costruiti presso lo stabilimento SENTRADO
Sviluppo software
14 settimaneIngegneria PCS 7, blocchi APL, HMI, storico
FAT e simulazione
4 settimaneTest completo del sistema con simulatore per la formazione degli operatori
Migrazione Fase 1-3
12 settimaneOperazioni di cutover nelle aree di preparazione, estrazione e raffinazione
Migrazione Fase 4-6
10 settimaneConfezionamento, servizi ausiliari, commutazioni area di stoccaggio
SAT e ottimizzazione
4 settimaneOttimizzazione delle prestazioni, documentazione finale, consegna
Risultati misurabili
Dati sulle prestazioni verificati dopo il commissioning del sistema e il funzionamento continuativo.
Nessuna interruzione non pianificata durante la migrazione
Tutti i dati storici migrati e accessibili
Tempo di attività del DCS post-migrazione
Tempo medio di riparazione significativamente ridotto
Prima vs Dopo: Confronto Quantificato
| Metrico | Prima | Dopo | Modifica |
|---|---|---|---|
| Produzione durante la migrazione | A rischio di interruzione prolungata | Continuità al 100% | Zero interruzioni |
| Accesso ai dati storici | Sistemi legacy frammentati | 100% migrato e accessibile | Accesso completo |
| Disponibilità del sistema | ~95% (DCS obsoleto) | 99.8% | +4.8 pts |
| Tempo medio di riparazione (MTTR) | Ore (diagnosi manuale) | 40% più veloce con la diagnostica | −40% |
| Standardizzazione della piattaforma | Piattaforme legacy multiple | Piattaforma Siemens singola | Unified |
Dati basati sui report di collaudo del progetto e su misurazioni operative sostenute. Il nome del cliente è disponibile sotto NDA.
Impatto sul risultato finale
Il sistema di automazione fornito ha superato tutti gli obiettivi di prestazione specificati nel contratto, raggiungendo una maggiore produttività, un minore consumo energetico e una migliore qualità del prodotto rispetto al funzionamento di base. Il cliente ha riportato un ritorno sull'investimento completo entro il periodo di ammortamento previsto e da allora ha incaricato SENTRADO per ulteriori fasi di espansione dell'impianto.
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