Бразилия, автоматизация производства соевого масла 6,000 T/D | SENTRADO
Подробное тематическое исследование решения SENTRADO в области промышленной автоматизации, обеспечивающего измеримые результаты для предприятий пищевой промышленности в Бразилии.
Предпосылки и цели проекта
Компания SENTRADO была привлечена одной из крупнейших компаний по переработке сои в Бразилии для проектирования, инжиниринга и проведения пусконаладочных работ полной распределенной системы управления (DCS) для их завода по дроблению сои и экстракции масла производительностью 6,000 T/D. Завод, расположенный в Мату-Гросу — сердце бразильского агробизнеса, работает 24 часа в сутки, 7 дней в неделю в сезон сбора урожая, что делает надежность системы абсолютно критичной для достижения производственных показателей и поддержания доходов.
Существующая система управления, установленная более 15 лет назад, стала узким местом в работе предприятия. Частые незапланированные простои, ограниченные диагностические возможности и невозможность интеграции современных контрольно-измерительных приборов подрывали конкурентоспособность завода. Заказчику требовался партнер по автоматизации, способный реализовать комплексное решение «под ключ» и предоставить DCS мирового класса, минимизируя при этом перерывы в текущем производстве в период миграции.
Объем работ SENTRADO охватывал полный жизненный цикл автоматизации: предпроектную проработку (FEED), производство шкафов управления, разработку программного обеспечения, заводские приемочные испытания (FAT), транспортировку, надзор за монтажом на объекте, пусконаладочные работы, приемочные испытания на объекте (SAT) и обучение операторов. Проект был реализован в срок, несмотря на логистические сложности доставки оборудования из Китая во внутренние районы Бразилии.
Проблемы, которые нам предстояло решить
1. Устаревшая система управления
Устаревшая DCS достигла конца жизненного цикла, и поддержка производителя была недоступна. Запасные части становилось все труднее найти, а незапланированные отказы вызывали в среднем 4-6 часов простоя в месяц, что напрямую влияло на объем производства в критические периоды сбора урожая.
2. Условия тропического климата
В регионе Мату-Гросу наблюдаются высокие температуры окружающей среды (до 40°C), высокая влажность и значительное количество пыли от обработки сои. Шкафы управления требовали надежного управления температурным режимом и защиты корпуса для обеспечения надежной работы в этих суровых условиях.
3. Требование миграции без простоев
Завод не мог позволить себе длительные остановки в период перехода. Заказчик потребовал, чтобы новая DCS была установлена и введена в эксплуатацию с общим плановым перерывом в производстве не более 48 часов за весь период миграции.
4. Сложность управления рецептурами
На предприятии перерабатываются различные сорта сои с разным содержанием влаги и масляным профилем, что требует сложного управления рецептурами для оптимизации выхода и поддержания стабильного качества продукта при различных характеристиках сырья.
5. Ограниченный местный опыт в области автоматизации
Служба технического обслуживания завода имела ограниченный опыт работы с современными платформами DCS, что требовало комплексной передачи знаний, многоязычной документации (на португальском и английском языках) и постоянной удаленной поддержки.
Наш подход и архитектура системы
Компания SENTRADO разработала комплексное решение DCS на базе платформы Siemens PCS 7 с резервируемыми контроллерами AS 410, обеспечивающее отказоустойчивую работу с автоматическим переключением CPU менее чем за 50 миллисекунд. Архитектура системы была разделена на три технологические зоны — подготовка, экстракция и рекуперация растворителя — каждая из которых управляется выделенными парами контроллеров, обменивающимися данными по резервной кольцевой сети PROFINET.
Шкафы управления были изготовлены на сертифицированном UL заводе SENTRADO в Китае, они оснащены корпусами со степенью защиты IP54 и интегрированными блоками кондиционирования для работы в тропическом климате. Перед отгрузкой все шкафы прошли строгий 72-часовой приработочный тест с полным моделированием сигналов. Распределенные станции ввода-вывода ET 200PA были установлены в полевых распределительных коробках вблизи технологического оборудования, что значительно снизило затраты на полевой электромонтаж и повысило целостность сигналов.
Для обеспечения требования нулевого времени простоя SENTRADO разработала поэтапную стратегию миграции. Новые контроллеры были установлены параллельно с устаревшей системой, при этом сплиттеры сигналов позволяли обеим системам одновременно отслеживать технологические переменные. Переключение каждой технологической зоны выполнялось индивидуально во время плановых окон технического обслуживания, при этом старая система оставалась в режиме горячего резерва до полного подтверждения работоспособности новой системы. SCADA-система WinCC предоставляет операторам интуитивно понятную технологическую графику, расширенное управление аварийными сигналами и встроенный архив с хранением данных в течение 3 лет для соблюдения нормативных требований и оптимизации технологического процесса.
Особенности архитектуры системы
- Резервированные контроллеры Siemens PCS 7 AS 410 с конфигурацией ЦП в режиме горячего резерва
- Кольцевая топология PROFINET с MRP (Media Redundancy Protocol) для обеспечения отказоустойчивости сети
- Распределенный ввод-вывод ET 200PA с возможностью горячей замены для всех модулей
- SCADA-система WinCC с 4 операторскими станциями и 1 инженерной рабочей станцией
- Интегрированная система управления рецептами, поддерживающая профили более 50 сортов сои
- Шкафы со степенью защиты IP54 с интегрированным охлаждением и пылевой фильтрацией
- Интерфейс OPC UA для интеграции с ERP/MES
- Удаленный доступ для диагностики через защищенное VPN-соединение
Параметры и конфигурация системы
| Система управления | Siemens PCS 7 DCS v9.0 |
| Контроллеры | 2 × SIMATIC AS 410 (Резервированные) |
| Общее количество точек ввода-вывода | 3,200+ (AI: 480, AO: 160, DI: 1,800, DO: 760) |
| Протокол связи | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 операторские станции + 1 EWS |
| Шкафы управления | 12 × IP54 с интегрированным кондиционированием |
| Распределенные станции ввода/вывода | 18 × удаленных станций ET 200PA |
| Историк данных | WinCC Process Historian — хранение данных в течение 3 лет |
| Диапазон электропитания | 380V/480V 3-фазное, 50/60Hz |
| Управление рецептурами | 50+ профилей ассортимента продукции |
| Топология сети | Резервированное кольцо PROFINET с MRP |
| Доступность системы | 99.5% (гарантировано) |
Ключевые компоненты и аппаратное обеспечение
Контроллер Siemens AS 410
6ES7410-5HX08-0AB0
Резервированный высокопроизводительный контроллер DCS
Распределенный ввод/вывод ET 200PA
6ES7650-0PH00-0AB0
Удаленная станция ввода/вывода для полевого монтажа
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Интерфейс оператора и визуализация технологического процесса
Коммутатор SCALANCE X204RNA
6GK5204-0BA00-2KB2
Резервируемый кольцевой коммутатор PROFINET
Источник питания SITOP
6EP1336-3BA10
Резервные источники питания 24V DC
Устройство плавного пуска SIRIUS
3RW4445-6BC44
Плавный пуск электродвигателей для крупных дробилок
Шкаф управления IP54
Rittal VX25
Корпус NEMA 12 с системой кондиционирования
Преобразователь расхода SITRANS
7ME6910-1AA30-1AA0
Электромагнитное измерение расхода
Этапы проекта
Инжиниринг и проектирование
8 недельFEED, проверка P&ID, разработка списка входов/выходов, концепция управления
Производство панелей
6 недельСборка шкафа, электромонтаж, установка компонентов, проверка контроля качества
Разработка программного обеспечения
10 недельПрограммирование DCS, графика HMI, система рецептов, конфигурирование аварийных сигналов
Заводские приемочные испытания
2 неделиПолное имитационное тестирование в присутствии заказчика, проверка ввода-вывода
Отгрузка и логистика
5 недельМорские грузоперевозки Шанхай — Сантус, внутренняя транспортировка в Мату-Гросу
Монтаж и пусконаладочные работы
6 недельЭлектромонтаж на объекте, проверка контуров, поэтапный ввод в эксплуатацию, SAT
Обучение и сдача в эксплуатацию
2 неделиОбучение операторов и персонала технического обслуживания, передача документации
Измеримые результаты
Данные о производительности подтверждены после пусконаладочных работ системы и ее стабильной эксплуатации.
Производственная мощность с 4 600 до 6 000 т/сут
Время безотказной работы DCS за 18 месяцев эксплуатации
Ноль неплановых остановок производства с момента ввода в эксплуатацию
Оптимизированное управление электродвигателями и технологическими контурами
До и после: количественное сравнение
| Показатель | До | После | Изменение |
|---|---|---|---|
| Производственная пропускная способность | 4,600 T/D | 6,000 T/D | +30% |
| Доступность системы | ~92% (частые простои) | 99.5% | +7.5 п.п. |
| Внеплановые простои | 4–6 ч/мес | 0 часов | −100% |
| Энергопотребление | Базовый уровень | Снижение на 20% | −20% |
| Поддержка поставщика | Окончание жизненного цикла, поддержка не осуществляется | Полная поддержка OEM + SENTRADO | Покрыто |
Данные основаны на отчетах о пусконаладочных работах и непрерывных эксплуатационных измерениях. Название клиента предоставляется в рамках NDA.
Итоговый финансовый эффект
Внедренная система автоматизации превысила все целевые показатели производительности, указанные в контракте, обеспечив более высокий объем выпуска продукции, снижение энергопотребления и улучшение качества продукции по сравнению с базовым уровнем эксплуатации. Клиент сообщил о полном возврате инвестиций в течение прогнозируемого срока окупаемости и с тех пор привлек SENTRADO для дополнительных этапов расширения завода.
Сопутствующие продукты и услуги
Есть похожий проект?
Если вам требуется полная миграция DCS, шкафы управления PLC на заказ или комплексное решение «под ключ» в области автоматизации, наши инженеры готовы помочь. Получите бесплатную консультацию и коммерческое предложение уже сегодня.