Projeto de Atualização de Automação para Linhas de Produção de Siderúrgica

O cliente é um fabricante privado de barras de aço e vergalhões na Maharashtra, Índia. Como uma empresa de processamento de aço doméstico de médio porte, especializa-se na produção de vergalhões e barras redondas para construção, com uma capacidade de produção anual de aproximadamente 300.000 toneladas métricas. O sistema de automação da linha de produção existente da planta estava em serviço há mais de 12 anos; seus controladores principais estavam severamente envelhecidos, resultando em uma frequência crescente de paradas relacionadas a falhas ano após ano, e o sistema não conseguia atender aos novos requisitos de controle de eficiência energética.
O cliente planejou concluir a atualização da automação de suas linhas de produção principais durante a janela de manutenção anual de parada. Finalmente, o cliente adquiriu toda a gama de CLPs SIMATIC SIMATIC S7 e módulos de suporte. O valor total do contrato foi de 500.000 RMB, cobrindo atualizações de controle e reposição de peças sobressalentes para a linha de laminação principal, forno de aquecimento e oficina auxiliar em todas as seções de produção.

Lista de Compras de Produtos do Cliente
• 1 conjunto de sistema mestre CLP redundante SIMATIC S7-400H (controle central para a linha de laminação principal)
• 2 conjuntos de CLPs da série SIMATIC S7-1500 (controle de temperatura para fornos de aquecimento, controle lógico para a linha de acabamento)
• Módulos CLP da série SIMATIC S7-300: um lote (para novas estações escravas e substituição de peças sobressalentes no local)
• CLPs da série SIMATIC S7-1200: 5 conjuntos (para processos auxiliares como transporte de matéria-prima, tratamento de água e sistemas de remoção de poeira)

II. Principais Problemas e Soluções para o Projeto
Problema 1: Dificuldade na Integração de Sistemas Antigos e Novos, Tornando o Controle Unificado Inviável
O local do cliente originalmente possuía várias estações escravas S7-300 e equipamentos de controle de velocidade DC. Após a atualização da estação mestre principal, foi necessário alcançar monitoramento unificado e troca de dados entre os CLPs antigos e novos e as seções de produção antigas e novas. Ao mesmo tempo, o cliente precisava adicionar algumas novas estações de trabalho escravas. Se todos os equipamentos fossem substituídos pela nova geração, o orçamento seria significativamente excedido e o cronograma de retrofit não se alinharia com a janela de manutenção.
Solução: Foi adotada uma arquitetura de controle em camadas e distribuída, com um CLP S7-400H redundante servindo como controlador mestre para toda a linha. Utilizando uma rede de protocolo duplo combinando Profibus-DP e Profinet, o sistema integra perfeitamente as estações escravas S7-300 existentes com as estações auxiliares S7-1200 recém-adicionadas; A seção do forno de aquecimento emprega o S7-1500 para alcançar controle de temperatura em circuito fechado de alta precisão, com todos os dados do controlador integrados uniformemente ao sistema de monitoramento WinCC existente do cliente, eliminando a necessidade de substituir o software host. Esta solução substitui apenas a estação mestre principal e os controladores das seções de processo chave, retendo mais de 60% dos equipamentos existentes do cliente, ao mesmo tempo que complementa o sistema com módulos sobressalentes S7-300 para substituição no local de componentes envelhecidos. Esta abordagem não só atende aos requisitos de atualização de desempenho, mas também permanece estritamente dentro do orçamento do cliente.

Problema 2: Confiabilidade insuficiente do equipamento em condições extremas de operação, resultando em altas taxas de falha persistentes
A temperatura ambiente nas oficinas de siderúrgicas indianas excede consistentemente 45°C durante todo o ano, com altas concentrações de poeira metálica. Além disso, a rede elétrica da planta sofre flutuações e surtos frequentes. O cliente já havia encontrado várias instâncias de módulos CLP danificados devido a altas temperaturas e surtos de energia, com um máximo de três paradas relacionadas a falhas em um único mês, resultando em perdas significativas. Eles estavam preocupados que o novo equipamento também não fosse capaz de suportar essas condições operacionais adversas.
Solução:
1. Todo o sistema CLP utiliza módulos SIMATIC de ampla faixa de temperatura, suportando temperaturas operacionais de -25°C a 60°C, tornando-os adequados para os ambientes de alta temperatura da Índia;
2. Uma solução de gabinete de controle à prova de poeira IP54 é fornecida, apresentando dutos de resfriamento embutidos e filtros de poeira para evitar a entrada de poeira metálica;
3. Fontes de alimentação industriais redundantes SITOP foram integradas, apresentando proteção abrangente contra sobretensão, subtensão e surtos para suportar flutuações na rede;
4. Um suprimento de 5% de peças sobressalentes críticas de desgaste foi incluído em cada pedido para suportar a substituição rápida no local e minimizar o tempo de inatividade causado por falhas.

Problema 3: Cronograma de entrega apertado que não pode se alinhar com a janela de manutenção
A janela anual de manutenção de parada do cliente é de apenas 45 dias, enquanto o processo padrão de pedidos transfronteiriços e desembaraço aduaneiro leva mais de 60 dias. Se a entrega do equipamento for atrasada, o plano de retrofit será adiado, resultando em uma perda de produção diária estimada de mais de 200.000 yuans.