Автоматизация переработки масличных культур COFCO 5 000 т/сут | SENTRADO
Подробное тематическое исследование решения SENTRADO в области промышленной автоматизации, обеспечившего измеримые результаты для предприятий пищевой промышленности в Индонезии.
Предпосылки и цели проекта
Корпорация COFCO, крупнейший в Китае производитель, переработчик и торговец пищевыми продуктами, привлекла SENTRADO для обеспечения комплексной автоматизации завода по предварительной обработке и экстракции масличных семян производительностью 5,000 тонн в сутки в сочетании с линией рафинации производительностью 1,000 тонн в сутки на своем предприятии в Индонезии. Проект послужил стратегическому расширению COFCO на рынки пальмового и соевого масла в Юго-Восточной Азии, что потребовало создания системы, соответствующей как корпоративным стандартам Китая, так и индонезийским нормативным требованиям.
Объем автоматизации охватил всю производственную цепочку — от приемки, очистки, дробления, кондиционирования, плющения и прессования сырья до экстракции растворителем, десольвентизации шрота, дегуммирования, нейтрализации, отбеливания и дезодорации сырого масла, а также хранения готового масла. Заказчику также потребовались архив производственных данных и система отчетности, которые могли бы передавать данные в корпоративную систему управления производственными процессами (MES) штаб-квартиры COFCO в Пекине.
Решение SENTRADO было построено на основе архитектуры высокой доступности с резервированием Siemens S7-400 SMART+, что гарантирует, что отказ одного контроллера или сети не прервет непрерывный процесс экстракции — критическое требование по экономическим соображениям и из соображений безопасности при операциях экстракции с использованием растворителей.
Проблемы, которые нам пришлось решить
1. Интегрированное управление несколькими технологическими процессами
Завод объединяет установку предварительной обработки и экстракции производительностью 5,000 T/D с линией рафинации производительностью 1,000 T/D — два процесса с различной динамикой, требованиями безопасности и целями оптимизации, которые, тем не менее, должны бесперебойно координировать темпы производства и передачу материалов.
2. Прослеживаемость в целях пищевой безопасности
Глобальная система управления пищевой безопасностью COFCO требует полной прослеживаемости партий от приемки сырья до отгрузки рафинированного масла. Каждый параметр — температура, давление, расход, дозирование химикатов — должен фиксироваться и быть привязанным к конкретным производственным партиям для целей аудита.
3. Безопасность при работе с растворителями
Экстракция гексановым растворителем требует строгого контроля безопасности, включая обнаружение газов, аварийную вентиляцию, продувку инертным газом и использование взрывозащищенных контрольно-измерительных приборов. Система автоматизации должна соответствовать уровням целостности безопасности SIL и интегрироваться с системой пожарной и газовой сигнализации завода.
4. Интеграция с MES
Корпоративная система MES компании COFCO в Пекине требовала получения производственных данных в реальном времени с индонезийского завода через OPC UA, включая пропускную способность, выход продукта, потребление энергии, параметры качества и статус оборудования, что требовало надежной кибербезопасности для трансграничной передачи данных.
5. Тропическая влажность и коррозия
Экваториальный климат Индонезии с высокой влажностью и соленым воздухом (завод расположен недалеко от порта) потребовал использования коррозионно-стойкого оборудования, печатных плат с конформным покрытием и шкафов с климат-контролем для предотвращения образования конденсата и преждевременного выхода оборудования из строя.
Наш подход и архитектура системы
SENTRADO развернула единую платформу SCADA и управления на базе резервированных контроллеров Siemens S7-400 SMART+ с распределенными модулями ввода-вывода ET 200PA во всех технологических зонах. Архитектура резервирования SMART+ обеспечивает автоматическое переключение CPU с синхронизированными данными, гарантируя безударное переключение при отказе любого одного контроллера. Сеть PROFINET использует резервированную кольцевую топологию с оптоволоконными сегментами между технологическими зонами, обеспечивая как отказоустойчивость, так и гальваническую развязку.
Интегрированная система управления аварийными сигналами классифицирует более 2000 аварийных сигналов по приоритету, зоне и последствиям, обеспечивая отключение сигналов, подавление лавины сигналов и автоматизированное руководство по реагированию на критические состояния. SIS работает независимо от BPCS, при этом выделенные контроллеры безопасности управляют ESD, обнаружением пожара и газа (F&G) и системами подавления взрывов. Все полевые устройства, связанные с безопасностью, имеют рейтинг SIL и проходят функциональное тестирование во время планового технического обслуживания.
Сервер архивации производственных данных собирает более 5000 технологических переменных с разрешением в одну секунду, сохраняя данные в течение трех лет на локальных серверах с автоматической репликацией в корпоративное облако COFCO. Сервер OPC UA с зашифрованными и аутентифицированными соединениями обеспечивает интерфейс MES. Автоматизированное выполнение рецептов управляет полным производственным циклом от выбора семян до сертификации качества рафинированного масла, генерируя электронные пакетные записи, которые соответствуют как требованиям HACCP, так и требованиям индонезийского аудита пищевой безопасности.
Особенности архитектуры системы
- Резервируемые контроллеры Siemens S7-400 SMART+ с безударным переключением
- Распределенные модули ввода-вывода ET 200PA с конформным покрытием для защиты в тропических условиях
- Независимая SIS с контроллерами безопасности с рейтингом SIL для ESD и F&G
- Интегрированное управление аварийными сигналами с более чем 2000 приоритизированных сигналов
- Сервер архивации производственных данных с хранением в течение 3 лет и репликацией в облако
- Зашифрованный интерфейс OPC UA для корпоративной MES COFCO в Пекине
- Автоматизированное выполнение рецептов с электронными пакетными записями
- Резервированная кольцевая оптоволоконная сеть PROFINET
Параметры и конфигурация системы
| Система управления | Siemens S7-400 SMART+ (резервированная) |
| Контроллеры | 2 пары CPU S7-400 SMART+ |
| Контроллеры безопасности | 1 × S7-400F (с рейтингом SIL 2) |
| Общее количество точек ввода-вывода | Более 2,600 (AI: 380, AO: 120, DI: 1,500, DO: 600) |
| Протокол связи | PROFINET / PROFIBUS DP / OPC UA / Modbus |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 OS + 1 EWS + веб-сервер |
| Шкафы управления | 10 × IP54 с антиконденсатными обогревателями |
| Полнота безопасности | SIL 2 для функций SIS |
| Сервер исторических данных | Более 5000 тегов, хранение в течение 3 лет, резервное копирование в облако |
| Диапазон мощностей | 400V 3-фазный, 50Hz + UPS |
| Система рецептов | Автоматизированное выполнение пакетных циклов для более чем 15 продуктов |
| Сеть | Резервированное оптоволоконное кольцо PROFINET |
Ключевые компоненты и аппаратное обеспечение
Siemens S7-400 SMART+
6ES7410-5HX08-0AB0
Резервированная пара контроллеров
S7-400F Safety CPU
6ES7416-3FS06-0AB0
Контроллер безопасности с сертификацией SIL
ET 200PA I/O
6ES7650-0PH00-0AB0
Удаленный I/O с конформным покрытием
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Единая операционная платформа
SCALANCE X307-3
6GK5307-3BL10-2AA3
Коммутатор PROFINET 3-го уровня
SITRANS FUS380
7ME3570-1AA30-0AA0
Ультразвуковой расходомер для линий растворителей
Реле безопасности SIRIUS
3SK1211-1BB40
Реле безопасности цепи ESD
Корпус Rittal AX из нержавеющей стали
AX 1318.000
Коррозионностойкий корпус
Этапы проекта
Инжиниринг и проектирование
8 недельКонцепция управления, проектирование SIS, сетевая архитектура
Производство шкафов
6 недель10 шкафов с тропическим исполнением
Разработка программного обеспечения
10 недельИнтерфейс BPCS, SIS, архиватора данных и MES
FAT
2 неделиКомплексные испытания, включая проверку логики безопасности
Отгрузка в Индонезию
4 неделиМорская перевозка в Сурабаю, внутренняя транспортировка
Монтаж и пусконаладочные работы
8 недельПолевой электромонтаж, проверка контуров, пуск с подачей рабочей среды
SAT и испытания на производительность
3 неделиПроизводственные испытания, проверка выхода продукции, проверочное испытание SIS
Обучение и сдача в эксплуатацию
2 неделиОбучение операторов и персонала по техническому обслуживанию
Измеримые результаты
Данные о производительности, проверенные после пусконаладочных работ системы и ее непрерывной эксплуатации.
Повышение эффективности экстракции и рафинирования
Полная прослеживаемость партий для аудитов
Ноль зарегистрированных инцидентов в области безопасности с момента пуска
Показатели резервирования SMART+
До и после: количественное сравнение
| Показатель | До | После | Изменение |
|---|---|---|---|
| Выход масла | Базовый коэффициент экстракции | Увеличение выхода на 25% | +25% |
| Трассируемость партий | На бумажном носителе, пробелы в аудите | 100% цифровая трассируемость | Полный аудит |
| Инциденты в области безопасности | Регистрируемые события/год | 0 с момента запуска | −100% |
| Доступность системы | ~96% (один контроллер) | 99.6% (резервирование SMART+) | +3.6 п.п. |
| Время переналадки рецепта | 2–3 часа | Менее 30 минут | −85% |
Данные основаны на отчетах о пусконаладочных работах по проекту и непрерывных эксплуатационных измерениях. Наименование клиента предоставляется в рамках NDA.
Влияние на итоговые показатели
Внедренная система автоматизации превысила все целевые показатели производительности, предусмотренные контрактом, обеспечив более высокую производительность, снижение энергопотребления и повышение качества продукции по сравнению с базовым режимом работы. Клиент сообщил о полном возврате инвестиций в течение прогнозируемого срока окупаемости и с тех пор привлек SENTRADO для последующих этапов расширения завода.
Сопутствующие продукты и услуги
Есть похожий проект?
Если вам требуется полная миграция DCS, шкафы управления PLC на заказ или комплексное решение автоматизации «под ключ», наши инженеры готовы помочь. Получите бесплатную консультацию и коммерческое предложение уже сегодня.