Projet de mise à niveau de l'automatisation pour les lignes de production d'aciéries

Le client est un fabricant privé d'acier de barres et de fils d'armature dans le Maharashtra, en Inde. En tant qu'entreprise de transformation de l'acier domestique de taille moyenne, elle se spécialise dans la production de barres d'armature et de barres rondes pour la construction, avec une capacité de production annuelle d'environ 300 000 tonnes métriques. Le système d'automatisation de la chaîne de production existant de l'usine était en service depuis plus de 12 ans ; ses contrôleurs centraux étaient gravement vieillis, entraînant une fréquence croissante d'arrêts liés aux défaillances année après année, et le système n'était pas en mesure de répondre aux nouvelles exigences de contrôle de l'efficacité énergétique.
Le client prévoyait d'achever la mise à niveau de l'automatisation de ses lignes de production principales pendant la fenêtre de maintenance annuelle de l'arrêt. Finalement, le client a acheté toute la gamme d'automates SIMATIC SIMATIC S7 et les modules de support. La valeur totale du contrat était de 500 000 RMB, couvrant les mises à niveau de contrôle et le réapprovisionnement des pièces de rechange pour la ligne de laminage principale, le four de chauffage et l'atelier auxiliaire dans toutes les sections de production.

Liste des produits achetés par le client
• 1 jeu de système maître PLC redondant SIMATIC S7-400H (contrôle central pour la ligne de laminage principale)
• 2 jeux d'automates SIMATIC S7-1500 (contrôle de température pour les fours de chauffage, contrôle logique pour la ligne de finition)
• Modules PLC SIMATIC S7-300 Series : un lot (pour les nouvelles stations esclaves et le remplacement des pièces de rechange sur site)
• Automates SIMATIC S7-1200 Series : 5 jeux (pour les processus auxiliaires tels que le convoyage des matières premières, le traitement de l'eau et les systèmes d'élimination de la poussière)

II. Problèmes et solutions clés pour le projet
Problème 1 : Difficulté d'intégration des anciens et nouveaux systèmes, rendant le contrôle unifié irréalisable
Le site du client disposait à l'origine de plusieurs stations esclaves S7-300 et d'équipements de contrôle de vitesse DC. Après la mise à niveau de la station maître centrale, il était nécessaire d'assurer une surveillance unifiée et un échange de données entre les anciens et nouveaux automates et les anciennes et nouvelles sections de production. Dans le même temps, le client devait ajouter de nouveaux postes de travail esclaves. Si tous les équipements étaient remplacés par la nouvelle génération, le budget serait considérablement dépassé et le calendrier de modernisation ne correspondrait pas à la fenêtre de maintenance.
Solution : Une architecture de contrôle distribuée et stratifiée a été adoptée, avec un automate PLC redondant S7-400H servant de contrôleur maître pour toute la ligne. En utilisant un réseau à double protocole combinant Profibus-DP et Profinet, le système intègre de manière transparente les stations esclaves S7-300 existantes avec les stations auxiliaires S7-1200 nouvellement ajoutées ; la section du four de chauffage utilise le S7-1500 pour obtenir un contrôle de température en boucle fermée de haute précision, avec toutes les données du contrôleur uniformément intégrées dans le système de surveillance WinCC existant du client, éliminant ainsi le besoin de remplacer le logiciel hôte. Cette solution remplace uniquement la station maître centrale et les contrôleurs de sections de processus clés, en conservant plus de 60 % des équipements existants du client, tout en complétant le système avec des modules de rechange S7-300 pour le remplacement sur site des composants vieillissants. Cette approche répond non seulement aux exigences de mise à niveau des performances, mais reste également strictement dans le budget du client.

Problème 2 : Fiabilité insuffisante de l'équipement dans des conditions de fonctionnement extrêmes, entraînant des taux de défaillance constamment élevés
La température ambiante dans les ateliers des aciéries indiennes dépasse constamment 45°C toute l'année, avec des concentrations élevées de poussière métallique. De plus, le réseau électrique de l'usine connaît des fluctuations et des surtensions fréquentes. Le client avait déjà rencontré plusieurs cas de modules PLC endommagés en raison de températures élevées et de surtensions, avec un maximum de trois arrêts liés à des défaillances en un seul mois, entraînant des pertes importantes. Ils craignaient que le nouvel équipement ne puisse pas non plus résister à ces conditions de fonctionnement difficiles.
Solution :
1. L'ensemble du système PLC utilise des modules SIMATIC à large plage de température, supportant des températures de fonctionnement de -25°C à 60°C, ce qui les rend adaptés aux environnements à haute température de l'Inde ;
2. Une solution d'armoire de commande étanche à la poussière IP54 est fournie, dotée de conduits de refroidissement et de filtres à poussière intégrés pour empêcher l'infiltration de poussière métallique ;
3. Des alimentations industrielles redondantes SITOP ont été intégrées, dotées d'une protection complète contre les surtensions, les sous-tensions et les surtensions pour résister aux fluctuations du réseau ;
4. Un approvisionnement de 5 % en pièces de rechange critiques sujettes à l'usure a été inclus avec chaque commande pour prendre en charge le remplacement rapide sur site et minimiser les temps d'arrêt dus aux défaillances.

Problème 3 : Calendrier de livraison serré qui ne peut pas correspondre à la fenêtre de maintenance
La fenêtre de maintenance annuelle de l'arrêt du client n'est que de 45 jours, tandis que le processus standard de commande transfrontalière et de dédouanement prend plus de 60 jours. Si la livraison de l'équipement est retardée, le plan de modernisation sera mis en attente, entraînant une perte de production quotidienne estimée à plus de 200 000 yuans.