Projekt modernizacji automatyki dla linii produkcyjnych huty stali

Klientem jest prywatny producent stali w postaci prętów i drutu w stanie Maharasztra w Indiach. Jako średniej wielkości krajowe przedsiębiorstwo zajmujące się przetwórstwem stali, specjalizuje się w produkcji prętów zbrojeniowych i okrągłych do celów budowlanych, z roczną zdolnością produkcyjną około 300 000 ton metrycznych. Istniejący system automatyzacji linii produkcyjnej zakładu działał od ponad 12 lat; jego rdzeniowe sterowniki były mocno zużyte, co skutkowało coraz częstszymi przestojami związanymi z awariami rok po roku, a system nie był w stanie sprostać nowym wymaganiom dotyczącym kontroli efektywności energetycznej.
Klient planował zakończyć modernizację automatyki swoich kluczowych linii produkcyjnych podczas rocznego przestoju konserwacyjnego. Ostatecznie klient zakupił pełną gamę sterowników PLC SIMATIC SIMATIC S7 i modułów wspierających. Całkowita wartość kontraktu wyniosła 500 000 RMB, obejmując modernizację sterowania i uzupełnienie części zamiennych dla głównej linii walcowniczej, pieca grzewczego i warsztatu pomocniczego we wszystkich sekcjach produkcyjnych.

Lista zakupionych produktów przez klienta
• 1 zestaw redundantnego systemu PLC SIMATIC S7-400H (sterowanie rdzeniowe dla głównej linii walcowniczej)
• 2 zestawy sterowników PLC z serii SIMATIC S7-1500 (sterowanie temperaturą pieców grzewczych, sterowanie logiczne linii wykończeniowej)
• Moduły PLC z serii SIMATIC S7-300: jedna partia (dla nowych stacji podrzędnych i wymiany części zamiennych na miejscu)
• Sterowniki PLC z serii SIMATIC S7-1200: 5 zestawów (dla procesów pomocniczych, takich jak systemy transportu surowców, uzdatniania wody i odpylania)

II. Kluczowe problemy i rozwiązania projektu
Problem 1: Trudności w integracji starych i nowych systemów, uniemożliwiające jednolite sterowanie
W zakładzie klienta pierwotnie znajdowało się wiele stacji podrzędnych S7-300 i urządzeń do sterowania prędkością DC. Po modernizacji głównej stacji nadrzędnej konieczne było zapewnienie jednolitego monitorowania i wymiany danych między starymi i nowymi sterownikami PLC oraz starymi i nowymi sekcjami produkcyjnymi. Jednocześnie klient potrzebował dodać kilka nowych stacji roboczych podrzędnych. Gdyby wszystkie urządzenia zostały wymienione na nową generację, budżet zostałby znacznie przekroczony, a harmonogram modernizacji nie zgrałby się z oknem konserwacyjnym.
Rozwiązanie: Przyjęto warstwową, rozproszoną architekturę sterowania, z redundantnym sterownikiem PLC S7-400H jako kontrolerem nadrzędnym dla całej linii. Wykorzystując sieć dwuprotokołową łączącą Profibus-DP i Profinet, system bezproblemowo integruje istniejące stacje podrzędne S7-300 z nowo dodanymi stacjami pomocniczymi S7-1200; sekcja pieca grzewczego wykorzystuje S7-1500 do precyzyjnego sterowania temperaturą w pętli zamkniętej, a wszystkie dane kontrolerów są jednolicie integrowane z istniejącym systemem monitorowania WinCC klienta, eliminując potrzebę wymiany oprogramowania hosta. To rozwiązanie zastępuje tylko rdzeniową stację nadrzędną i kluczowe kontrolery sekcji procesowej, zachowując ponad 60% istniejącego sprzętu klienta, jednocześnie uzupełniając system o moduły zapasowe S7-300 do wymiany zużytych komponentów na miejscu. Takie podejście nie tylko spełnia wymagania dotyczące modernizacji wydajności, ale także ściśle mieści się w budżecie klienta.

Problem 2: Niewystarczająca niezawodność sprzętu w ekstremalnych warunkach pracy, skutkująca stale wysokim wskaźnikiem awaryjności
Temperatura otoczenia w warsztatach indyjskich hut stali stale przekracza 45°C przez cały rok, z wysokim stężeniem pyłu metalowego. Dodatkowo, sieć energetyczna zakładu doświadcza częstych wahań i przepięć. Klient doświadczył wcześniej wielokrotnie uszkodzeń modułów PLC z powodu wysokich temperatur i przepięć, z maksymalnie trzema przestojami związanymi z awariami w ciągu jednego miesiąca, co spowodowało znaczne straty. Obawiali się, że nowy sprzęt również nie będzie w stanie wytrzymać tych trudnych warunków pracy.
Rozwiązanie:
1. Cały system PLC wykorzystuje moduły SIMATIC o szerokim zakresie temperatur, obsługujące temperatury pracy od -25°C do 60°C, co czyni je odpowiednimi dla wysokich temperatur w Indiach;
2. Zapewniono rozwiązanie szafy sterowniczej pyłoszczelnej IP54, wyposażonej w wbudowane kanały chłodzące i filtry pyłu, aby zapobiec przedostawaniu się pyłu metalowego;
3. Zintegrowano redundantne zasilacze przemysłowe SITOP, posiadające kompleksową ochronę przed przepięciami, niedonapięciami i przepięciami, aby wytrzymać wahania sieci;
4. Do każdego zamówienia dołączono 5% zapasów krytycznych części zużywających się, aby umożliwić szybką wymianę na miejscu i zminimalizować przestoje spowodowane awariami.

Problem 3: Krótki harmonogram dostaw, który nie zgra się z oknem konserwacyjnym
Roczne okno konserwacyjne klienta trwa tylko 45 dni, podczas gdy standardowy proces zamawiania i odprawy celnej transgranicznej trwa ponad 60 dni. Jeśli dostawa sprzętu się opóźni, plan modernizacji zostanie wstrzymany, co spowoduje szacowane dzienne straty produkcyjne przekraczające 200 000 juanów.