Progetto di Aggiornamento Automazione per Linee di Produzioneacciaieria

Il cliente è un produttore privato di acciaio in barre e vergella in Maharashtra, India. In quanto impresa nazionale di trasformazione dell'acciaio di medie dimensioni, è specializzata nella produzione di tondo per cemento armato e barre tonde per l'edilizia, con una capacità produttiva annua di circa 300.000 tonnellate metriche. L'esistente sistema di automazione della linea di produzione dell'impianto era in servizio da oltre 12 anni; i suoi controller principali erano gravemente obsoleti, con conseguente aumento della frequenza di fermi macchina dovuti a guasti anno dopo anno, e il sistema non era in grado di soddisfare i nuovi requisiti di controllo dell'efficienza energetica.
Il cliente ha pianificato di completare l'aggiornamento dell'automazione delle sue linee di produzione principali durante la finestra di manutenzione annuale di fermo. Alla fine, il cliente ha acquistato l'intera gamma di PLC SIMATIC SIMATIC S7 e i relativi moduli. Il valore totale del contratto è stato di 500.000 RMB, coprendo gli aggiornamenti di controllo e il rifornimento di pezzi di ricambio per la linea di laminazione principale, il forno di riscaldamento e l'officina ausiliaria in tutte le sezioni di produzione.

Elenco acquisti prodotti cliente
• 1 set di sistema master PLC ridondante SIMATIC S7-400H (controllo centrale per la linea di laminazione principale)
• 2 set di PLC serie SIMATIC S7-1500 (controllo della temperatura per forni di riscaldamento, controllo logico per la linea di finitura)
• Moduli PLC serie SIMATIC S7-300: un lotto (per nuove stazioni slave e sostituzione pezzi di ricambio in loco)
• PLC serie SIMATIC S7-1200: 5 set (per processi ausiliari come trasporto materie prime, trattamento acque e sistemi di rimozione polveri)

II. Problemi principali e soluzioni per il progetto
Problema 1: Difficoltà nell'integrazione di sistemi vecchi e nuovi, che rende impossibile il controllo unificato
Il sito del cliente disponeva originariamente di più stazioni slave S7-300 e apparecchiature di controllo della velocità DC. Dopo l'aggiornamento della stazione master centrale, è stato necessario ottenere un monitoraggio unificato e uno scambio di dati tra i PLC vecchi e nuovi e le sezioni di produzione vecchie e nuove. Allo stesso tempo, il cliente doveva aggiungere alcune nuove postazioni di lavoro slave. Se tutte le apparecchiature fossero state sostituite con la nuova generazione, il budget sarebbe stato superato di molto e la tempistica di retrofitting non sarebbe stata in linea con la finestra di manutenzione.
Soluzione: È stata adottata un'architettura di controllo distribuita a strati, con un PLC ridondante S7-400H che funge da controller master per l'intera linea. Utilizzando una rete a doppio protocollo che combina Profibus-DP e Profinet, il sistema integra perfettamente le stazioni slave S7-300 esistenti con le stazioni ausiliarie S7-1200 appena aggiunte; la sezione del forno di riscaldamento impiega l'S7-1500 per ottenere un controllo della temperatura ad anello chiuso ad alta precisione, con tutti i dati del controller uniformemente integrati nel sistema di monitoraggio WinCC esistente del cliente, eliminando la necessità di sostituire il software host. Questa soluzione sostituisce solo la stazione master centrale e i controller delle sezioni di processo chiave, mantenendo oltre il 60% delle apparecchiature esistenti del cliente, integrando al contempo il sistema con moduli di ricambio S7-300 per la sostituzione in loco di componenti obsoleti. Questo approccio non solo soddisfa i requisiti di aggiornamento delle prestazioni, ma rimane anche rigorosamente entro il budget del cliente.

Problema 2: Insufficiente affidabilità delle apparecchiature in condizioni operative estreme, con conseguenti tassi di guasto persistentemente elevati
La temperatura ambiente nelle officine siderurgiche indiane supera costantemente i 45°C tutto l'anno, con alte concentrazioni di polvere metallica. Inoltre, la rete elettrica dell'impianto subisce frequenti fluttuazioni e sovratensioni. Il cliente aveva già riscontrato più casi di moduli PLC danneggiati a causa di alte temperature e sovratensioni, con un massimo di tre arresti dovuti a guasti in un singolo mese, con conseguenti perdite significative. Erano preoccupati che anche le nuove apparecchiature non sarebbero state in grado di resistere a queste condizioni operative difficili.
Soluzione:
1. L'intero sistema PLC utilizza moduli SIMATIC a range di temperatura esteso, che supportano temperature operative da -25°C a 60°C, rendendoli adatti agli ambienti ad alta temperatura dell'India;
2. Viene fornita una soluzione di armadio di controllo antipolvere IP54, dotata di condotti di raffreddamento integrati e filtri antipolvere per prevenire l'ingresso di polvere metallica;
3. Sono stati integrati alimentatori industriali ridondanti SITOP, dotati di protezione completa contro sovratensioni, sottotensioni e picchi per resistere alle fluttuazioni della rete;
4. È stata inclusa una fornitura del 5% di pezzi di ricambio critici soggetti a usura con ogni ordine per supportare la rapida sostituzione in loco e ridurre al minimo i tempi di inattività causati da guasti.

Problema 3: Scadenza di consegna stretta che non può allinearsi con la finestra di manutenzione
La finestra di manutenzione annuale di fermo del cliente è di soli 45 giorni, mentre il normale processo di ordinazione transfrontaliera e sdoganamento richiede più di 60 giorni. Se la consegna delle apparecchiature dovesse subire ritardi, il piano di retrofitting verrebbe sospeso, con una perdita di produzione giornaliera stimata di oltre 200.000 yuan.