Automazione della lavorazione di semi oleosi COFCO 5,000 T/D | SENTRADO
Un caso di studio dettagliato della soluzione di automazione industriale di SENTRADO che fornisce risultati misurabili per le operazioni di trasformazione degli alimenti in Indonesia.
Contesto e obiettivi del progetto
COFCO Corporation, il più grande operatore cinese nella trasformazione, produzione e commercializzazione di alimenti, ha incaricato SENTRADO di fornire l'automazione integrata per un impianto di pretrattamento ed estrazione di semi oleosi da 5.000 tonnellate al giorno, combinato con una linea di raffinazione da 1.000 tonnellate al giorno presso la sua struttura in Indonesia. Il progetto ha supportato l'espansione strategica di COFCO nei mercati dell'olio di palma e di soia del sud-est asiatico, richiedendo un sistema in grado di soddisfare sia gli standard aziendali cinesi che i requisiti normativi indonesiani.
L'ambito dell'automazione ha abbracciato l'intera catena di produzione — dalla ricezione delle materie prime, pulizia, rottura, condizionamento, fioccatura e pressatura, attraverso l'estrazione con solvente, desolventizzazione della farina, degommazione dell'olio greggio, neutralizzazione, sbiancamento, deodorazione e stoccaggio dell'olio finito. Il cliente richiedeva inoltre un data historian di produzione e un sistema di reporting in grado di alimentare il sistema di esecuzione manifatturiero (MES) a livello enterprise di COFCO presso la loro sede centrale di Pechino.
La soluzione di SENTRADO è stata costruita attorno a un'architettura ad alta disponibilità con ridondanza Siemens S7-400 SMART+, garantendo che un singolo guasto del controllore o della rete non interrompesse il processo di estrazione continua, un requisito critico sia per motivi economici che di sicurezza nelle operazioni di estrazione a base di solventi.
Problemi che abbiamo dovuto risolvere
1. Controllo multiprocesso integrato
L'impianto combina 5.000 T/giorno di pretrattamento ed estrazione con 1.000 T/giorno di raffinazione: due operazioni con dinamiche, requisiti di sicurezza e obiettivi di ottimizzazione diversi che tuttavia devono coordinare senza soluzione di continuità le velocità di produzione e i trasferimenti di materiale.
2. Tracciabilità della sicurezza alimentare
Il sistema globale di gestione della sicurezza alimentare di COFCO richiede una genealogia completa dei lotti, dall'ingresso delle materie prime alla spedizione dell'olio raffinato. Ogni parametro — temperatura, pressione, portata, aggiunta di prodotti chimici — deve essere registrato e attribuibile a lotti di produzione specifici per scopi di audit.
3. Sicurezza dei solventi
L'estrazione con solvente esano richiede rigorosi controlli di sicurezza, tra cui rilevamento gas, sfiato di emergenza, spurgo con gas inerte e strumentazione antideflagrante. Il sistema di automazione deve soddisfare i livelli di integrità di sicurezza certificati SIL e integrarsi con il sistema di rilevamento incendi e gas dello stabilimento.
4. Integrazione MES
L'MES aziendale di COFCO a Pechino richiedeva dati di produzione in tempo reale dallo stabilimento indonesiano tramite OPC UA, inclusi throughput, resa, consumo energetico, parametri di qualità e stato delle apparecchiature, richiedendo una robusta cybersecurity per il trasferimento transfrontaliero dei dati.
5. Umidità tropicale e corrosione
Il clima equatoriale dell'Indonesia, con alta umidità e aria salmastra (l'impianto si trova vicino a un porto), ha richiesto hardware resistente alla corrosione, schede elettroniche con rivestimento conformale e quadri con controllo climatico per prevenire la condensa e il guasto prematuro delle apparecchiature.
Il nostro approccio e architettura di sistema
SENTRADO ha implementato una piattaforma unificata SCADA e di controllo basata su controller ridondanti Siemens S7-400 SMART+, con I/O distribuiti ET 200PA in tutte le aree di processo. L'architettura di ridondanza SMART+ fornisce la commutazione automatica della CPU con dati sincronizzati, garantendo un trasferimento senza urti in caso di guasto di un singolo controller. La rete PROFINET utilizza una topologia ad anello ridondante con segmenti in fibra ottica tra le aree di processo, fornendo sia tolleranza ai guasti che isolamento elettrico.
Il sistema integrato di gestione degli allarmi categorizza oltre 2.000 allarmi per priorità, area e conseguenza, con shelving degli allarmi, soppressione delle inondazioni e guida alla risposta automatizzata per le condizioni critiche. Il sistema strumentato di sicurezza (SIS) opera in modo indipendente dal sistema di controllo di processo di base (BPCS), con controller di sicurezza dedicati che gestiscono l'arresto di emergenza (ESD), il rilevamento di fuoco e gas (F&G) e i sistemi di soppressione delle esplosioni. Tutti i dispositivi di campo legati alla sicurezza sono classificati SIL e sottoposti a proof test durante la manutenzione programmata.
Lo storico dei dati di produzione raccoglie oltre 5.000 variabili di processo con una risoluzione di un secondo, conservando i dati per tre anni su server locali con replica automatica sul cloud aziendale di COFCO. Un server OPC UA con connessioni crittografate e autenticate fornisce l'interfaccia MES. L'esecuzione automatica delle ricette gestisce l'intera sequenza di produzione, dalla selezione dei semi alla certificazione della qualità dell'olio raffinato, generando registri di lotto elettronici che soddisfano sia i requisiti HACCP che quelli degli audit per la sicurezza alimentare indonesiana.
Punti salienti dell'architettura di sistema
- Controller ridondanti Siemens S7-400 SMART+ con commutazione senza interruzioni
- I/O distribuiti ET 200PA con rivestimento conforme per la protezione tropicale
- SIS indipendente con controller di sicurezza certificati SIL per ESD e F&G
- Gestione integrata degli allarmi con oltre 2.000 allarmi prioritari
- Storico dei dati di produzione con conservazione di 3 anni e replica su cloud
- Interfaccia crittografata OPC UA per il MES aziendale COFCO a Pechino
- Esecuzione automatizzata delle ricette con registri di lotto elettronici
- Rete ad anello in fibra ottica PROFINET ridondante
Parametri di sistema e configurazione
| Sistema di controllo | Siemens S7-400 SMART+ (ridondante) |
| Controllori | 2 × coppie di CPU S7-400 SMART+ |
| Controller di sicurezza | 1 × S7-400F (certificato SIL 2) |
| Punti I/O totali | 2,600+ (AI: 380, AO: 120, DI: 1,500, DO: 600) |
| Protocollo di comunicazione | PROFINET / PROFIBUS DP / OPC UA / Modbus |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 OS + 1 EWS + server Web |
| Quadri di comando | 10 × IP54 con riscaldatori anticondensa |
| Integrità di sicurezza | SIL 2 per le funzioni SIS |
| Storico | Oltre 5.000 tag, conservazione per 3 anni, backup su cloud |
| Gamma di potenza | 400V trifase, 50Hz + UPS |
| Sistema ricette | Esecuzione automatica dei lotti per oltre 15 prodotti |
| Rete | Anello PROFINET in fibra ottica ridondante |
Componenti chiave e hardware
Siemens S7-400 SMART+
6ES7410-5HX08-0AB0
Coppia di controller ridondanti
CPU di sicurezza S7-400F
6ES7416-3FS06-0AB0
Controllore di sicurezza certificato SIL
ET 200PA I/O
6ES7650-0PH00-0AB0
I/O remoto con rivestimento conformale
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Piattaforma operativa unificata
SCALANCE X307-3
6GK5307-3BL10-2AA3
Switch PROFINET di livello 3
SITRANS FUS380
7ME3570-1AA30-0AA0
Portata ultrasonica per linee di solvente
Relè di sicurezza SIRIUS
3SK1211-1BB40
Relè di sicurezza per circuito ESD
Rittal AX in acciaio inossidabile
AX 1318.000
Involucro resistente alla corrosione
Fasi del progetto
Ingegneria e progettazione
8 settimaneFilosofia di controllo, progettazione SIS, architettura di rete
Produzione di quadri
6 settimane10 quadri con protezione tropicale
Sviluppo software
10 settimaneInterfaccia BPCS, SIS, storico, MES
FAT
2 settimaneCollaudo integrato inclusa la verifica della logica di sicurezza
Spedizione in Indonesia
4 settimaneTrasporto marittimo a Surabaya, trasporto terrestre
Installazione e messa in servizio
8 settimaneCablaggio in campo, verifica dei loop, avviamento a umido
SAT e test delle prestazioni
3 settimaneProva di produzione, verifica della resa, collaudo SIS
Formazione e passaggio di consegne
2 settimaneFormazione per operatori e manutenzione
Risultati misurabili
Dati sulle prestazioni verificati dopo il commissioning del sistema e il funzionamento continuativo.
Miglioramento dell'efficienza di estrazione e raffinazione
Genealogia completa dei lotti per gli audit
Zero eventi di sicurezza registrabili dall'avvio
Prestazioni di ridondanza SMART+
Prima vs Dopo: Confronto Quantificato
| Metrico | Prima | Dopo | Modifica |
|---|---|---|---|
| Resa in olio | Tasso di estrazione di base | Aumento della resa del 25% | +25% |
| Tracciabilità dei lotti | Basato su carta, lacune negli audit | Genealogia digitale al 100% | Audit completo |
| Incidenti di sicurezza | Eventi registrabili/anno | 0 dall'avvio | −100% |
| Disponibilità del sistema | ~96% (singolo controllore) | 99.6% (ridondanza SMART+) | +3.6 pts |
| Tempo di cambio ricetta | 2–3 ore | Meno di 30 minuti | −85% |
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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