Автоматизация завода по производству соевого масла производительностью 100 тыс. т/год в Египте | SENTRADO
Подробное тематическое исследование решения SENTRADO в области промышленной автоматизации, обеспечивающего измеримые результаты для предприятий пищевой промышленности в Египте.
Предпосылки и цели проекта
SENTRADO реализовала комплексное решение по автоматизации «с нуля» для завода по переработке соевого масла производительностью 100,000 тонн в год, построенного вблизи Александрии, Египет. Поскольку это был проект нового строительства без какой-либо существующей инфраструктуры управления, заказчик получил возможность внедрить передовую систему автоматизации с нуля — и выбрал SENTRADO в качестве единственного подрядчика по автоматизации для всего предприятия.
Завод включает в себя прием и хранение сырья, подготовку семян, экстракцию растворителем, рафинирование масла, дегуммирование, нейтрализацию, отбеливание, дезодорацию и упаковку готовой продукции. Объем работ по автоматизации охватывал каждый электродвигатель, клапан, прибор и конвейер во всех технологических зонах, что сделало его одним из самых масштабных проектов по автоматизации, реализованных SENTRADO в регионе Ближнего Востока и Северной Африки.
Учитывая характер проекта «с нуля», SENTRADO тесно сотрудничала с EPC-подрядчиком (инжиниринг, закупки и строительство) начиная с этапа проектирования, предоставляя рекомендации по выбору приборов, планировке операторной, прокладке кабелей и сетевой архитектуре для обеспечения оптимальной интеграции между механической, электрической и автоматизированной частями.
Проблемы, которые нам предстояло решить
1. Сложности проекта «с нуля»
Начало работы с нулевой инфраструктурой означало, что каждый аспект системы автоматизации — от топологии сети до размещения рабочих станций операторов — должен был быть спроектирован, специфицирован и реализован без опоры на существующие системы или референсные точки.
2. Интеграция множества технологических процессов
Завод объединяет 9 различных технологических зон, каждая из которых имеет свои требования к управлению, времени отклика и обеспечению безопасности. Интеграция этих зон в единую платформу управления при сохранении логического разделения стала серьезной инженерной задачей.
3. Условия дефицита водных ресурсов
Ограничения из-за дефицита воды в Египте требовали, чтобы система CIP (Clean-in-Place) минимизировала потребление воды, соответствуя при этом строгим стандартам пищевой санитарии. Традиционные циклы CIP были слишком затратны по воде для местных условий.
4. Развитие кадрового потенциала
Местные кадры имели ограниченный опыт работы с системами промышленной автоматизации. Заказчику требовалась простая в освоении система, а также комплексная программа обучения, которая позволила бы сформировать внутренний потенциал для долгосрочной эксплуатации и технического обслуживания.
5. Жаркий климат и пыль
Прибрежный пустынный климат Александрии характеризуется высокими температурами, влажностью с высоким содержанием солей и мелкой песчаной пылью. Все полевое оборудование и шкафы нуждались в защите от этих коррозионных и абразивных воздействий.
Наш подход и архитектура системы
SENTRADO разработала полностью интегрированную платформу автоматизации на базе контроллеров Siemens S7-400 с распределенными модулями ввода-вывода ET 200SP, соединенными посредством высокоскоростной магистральной сети PROFINET с резервированием по оптоволокну. Система использует клиент-серверную архитектуру с четырьмя операторскими станциями WinCC в центральной операторной и двумя локальными HMI-панелями в зонах экстракции и упаковки. Сеть была сегментирована на VLAN для управления технологическим процессом, безопасности и бизнес-задач для обеспечения защищенности и производительности.
Система CIP была перепроектирована с использованием логики рекуперации воды, которая собирает и повторно использует воду окончательного ополаскивания для цикла предварительного ополаскивания следующей последовательности очистки, снижая потребление пресной воды примерно на 40% по сравнению с традиционными конструкциями CIP. Автоматизированные блоки клапанов направляют моющие растворы по соответствующим контурам на основе выбора рецепта, при этом датчики электропроводности и температуры проверяют эффективность мойки перед возвратом системы в рабочий режим.
Управление силосами было полностью автоматизировано с помощью радарного измерения уровня, контроля аэрации на основе температуры и влажности зерна, а также автоматизированной приемки грузовиков с отслеживанием партий на основе штрих-кодов. Система порционного управления управляет последовательностями взвешивания, дозирования и смешивания с использованием электронных порционных записей, обеспечивающих полную прослеживаемость от поступающих соевых бобов до бутилированного масла. Все полевые шкафы были спроектированы со степенью защиты IP55, использованием фурнитуры из нержавеющей стали и фильтрованной вентиляцией для работы в условиях прибрежной пустыни.
Основные особенности архитектуры системы
- Контроллеры Siemens S7-400 с распределенными вводами-выводами ET 200SP в 9 технологических зонах
- Оптоволоконная кольцевая сеть PROFINET с сегментацией VLAN
- SCADA-система WinCC с 4 станциями в операторной и 2 полевыми HMI-панелями
- Система CIP с рекуперацией воды, снижающая потребление пресной воды на 40%
- Автоматизированное управление силосами с радарным измерением уровня и контролем аэрации
- Порционное управление с электронными порционными записями и отслеживанием происхождения партий
- Приемка сырья на основе штрих-кодов и прослеживаемость партий
- Шкафы из нержавеющей стали со степенью защиты IP55 для защиты в условиях прибрежной пустыни
Параметры и конфигурация системы
| Система управления | Siemens SIMATIC S7-400 |
| Контроллеры | 2 × CPU 414-3 (резервированные) + 1 безопасный CPU |
| Общее количество точек ввода-вывода | 2,800+ (AI: 420, AO: 140, DI: 1,600, DO: 640) |
| Протокол связи | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / AS-i Safety |
| HMI / SCADA | WinCC RT Professional — 4 OS + 2 локальные HMI |
| Шкафы управления | 16 × IP55 из нержавеющей стали |
| Распределенные станции ввода/вывода | 22 × ET 200SP |
| Последовательности CIP | 12 автоматизированных контуров очистки |
| Диапазон мощностей | 380V 3-фазное, 50Hz + управление 24V DC |
| Вместимость силосов | 8 силосов емкостью 5000 тонн с автоматическим управлением |
| Протоколы партий | Электронная генеалогия от приемки до упаковки |
| Ручное вмешательство | Снижение на 95% по сравнению с традиционным производством |
Ключевые компоненты и аппаратное обеспечение
Siemens CPU 414-3
6ES7414-3XM05-0AB0
Главный контроллер технологического процесса (резервированная пара)
ET 200SP I/O
6ES7155-6AU01-0BN0
Распределенный ввод/вывод с модулями горячей замены
WinCC RT Professional
6AV2105-0DA06-0AA0
Центральная SCADA-система с опцией пакетного производства
Радар SITRANS LR250
7ML5427-0CL00-0AC1
Бесконтактное измерение уровня в силосе
Позиционер SIPART PS2
6DR5210-0EG00-0AA0
Интеллектуальный позиционер для регулирующих клапанов
Устройство плавного пуска SIRIUS 3RW55
3RW5534-6HA14
Пуск электродвигателя с пониженным напряжением
Шкаф Rittal HD
HD 1680.600
Корпус из нержавеющей стали IP55
Коммутатор SCALANCE XC216
6GK5216-0BA00-2AC2
Управляемый коммутатор PROFINET
Этапы проекта
FEED и детальное проектирование
10 недельПроектирование автоматизации технологического процесса, списки вводов/выводов, план сети
Производство шкафов
8 недель16 шкафов собраны, выполнены электромонтажные работы и проведены заводские испытания
Разработка программного обеспечения
12 недельПолная разработка приложений, включая CIP и партионное управление
FAT
3 неделиКомплексное моделирование с участием заказчика и команд EPC
Отгрузка в Египет
4 неделиМорская перевозка в порт Александрии
Надзор за монтажом
8 недельТехническая поддержка на объекте во время механического монтажа
Пусконаладочные работы и SAT
6 недельПроверка контуров, пусконаладочные работы с подачей воды, испытания на производительность
Обучение и сдача в эксплуатацию
3 неделиТеоретическое и практическое обучение операторов
Измеримые показатели
Данные о производительности, подтвержденные после пусконаладочных работ системы и ее стабильной эксплуатации.
Практически полностью автоматизированный режим работы
Система возврата воды CIP
Полная прослеживаемость происхождения для обеспечения пищевой безопасности
Ноль зарегистрированных инцидентов во время пусконаладочных работ
До и после: количественное сравнение
| Показатель | До | После | Изменение |
|---|---|---|---|
| Ручное вмешательство | Высокое (зависит от оператора) | 95% автоматизированный режим работы | −95% |
| Расход воды на CIP-мойку | Базовый уровень (прямоточная система) | Экономия 40% за счет возврата | −40% |
| Прослеживаемость партий | Ручные журналы учета | 100% цифровая прослеживаемость | Полная прослеживаемость |
| Инциденты по технике безопасности | Риски во время пусконаладочных работ | 0 зарегистрированных инцидентов | Ноль |
| Сроки пусконаладочных работ | Среднее по отрасли 8–12 месяцев | Завершено по графику | В срок |
Данные основаны на отчетах о пусконаладочных работах по проекту и результатах непрерывных эксплуатационных измерений. Название клиента предоставляется в рамках NDA.
Влияние на конечные финансовые результаты
Внедренная система автоматизации превысила все целевые показатели производительности, указанные в контракте, обеспечив более высокую производительность, сниженное энергопотребление и повышенное качество продукции по сравнению с исходным режимом работы. 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 сервисы
Есть похожий проект?
Если вам требуется полная миграция DCS, изготовление шкафов управления PLC на заказ или комплексное решение в области автоматизации «под ключ», наши инженеры готовы помочь. Получите бесплатную консультацию и коммерческое предложение уже сегодня.