L'extraction du lithium à partir des lacs salés, en tant que composante importante de la nouvelle industrie énergétique, connaît un développement rapide. Face à des processus complexes tels que l'adsorption, la nanofiltration et l'osmose inverse, la simplification du câblage, la réalisation du contrôle de la communication par entraînement électrique et l'intégration complète du système de contrôle de l'hôte d'échange d'ions continu dans le DCS sont devenues le centre d'intérêt des clients d'un certain projet d'extraction de lithium. La mise en œuvre d'un contrôle DCS intégré réduira considérablement la difficulté et les coûts de maintenance pour l'utilisateur. S'appuyant sur le système de contrôle d'automatisation des processus PCS 7 V10 avancé et des solutions flexibles sur site, Siemens a aidé le projet d'intégration du sel de lithium de base des lacs salés à construire une usine moderne efficace, intelligente et facile à entretenir.
Mots-clés : Industrie chimique, intégration du sel de lithium, SIMATIC CFU, CN 4100, ET 200PA SMART +, ET 200SP HA
Échelle et architecture du projet
Informations sur le projet : Un projet d'intégration du sel de lithium de base dans un lac salé
- Architecture CS basée sur PCS 7 V10.0
- 4 paires de serveurs OS redondants, 33 clients OS, 13 paires d'AS410-5H, 15 unités d'AS-410S
- Plus de 14 000 E/S physiques
- Plus de 1 000 entraînements SINAMICS/SIMCODE
- Plus de 400 communications ModbusTCP/OPC, plus de 2 000 instruments HART
- Station de gestion des actifs AMS, serveur d'historique PH, serveur antivirus AVR, serveur OPC UA
Points forts du projet :
Contrôle direct DCS des équipements principaux — Hôte d'échange d'ions continu
Dans le projet d'intégration du sel de lithium de base des lacs salés, l'hôte d'échange d'ions continu, en tant qu'équipement principal, est traditionnellement contrôlé par un automate fourni par le fabricant de l'équipement. Cette approche ne permet pas d'obtenir une véritable intégration, et la maintenance ultérieure dépend du fabricant, ce qui entraîne une complexité et des coûts élevés. Siemens a rompu avec la convention en adoptant le système de contrôle PCS 7 V10.0. Grâce au bus Profinet, le codeur de position de la table tournante de l'hôte est directement connecté au réseau redondant DCS, ce qui permet de contrôler uniformément l'ensemble du processus de l'hôte d'échange d'ions continu par le DCS.
Pour répondre aux exigences du processus, le système de contrôle Siemens contrôle avec précision les équipements clés tels que les stations de pompes hydrauliques, les servomoteurs et les îlots de vannes avec un cycle d'exécution de 50 ms. Il met également en œuvre la stratégie de contrôle « approximation rapide + positionnement précis » pour le servomoteur de l'hôte, garantissant que la table tournante de l'hôte d'échange d'ions continu s'arrime avec précision à la position de la vanne spécifiée, atteignant un temps de réponse du système de moins de 100 ms.
Parallèlement, l'équipe de projet Siemens a développé des modèles de contrôle CMT personnalisés et des interfaces d'opération Faceplate graphiques pour les hôtes de trois fabricants différents, améliorant considérablement l'efficacité de la configuration et la commodité de l'extension ultérieure des équipements.
Grâce à cette solution technique, Siemens a non seulement aidé le client à obtenir un véritable contrôle intégré des équipements principaux, mais a également apporté une optimisation complète de la vitesse de réponse du système, de la commodité opérationnelle et des coûts de post-exploitation et de maintenance.
Configuration rapide de la logique des appareils et des écrans basée sur CMT et Faceplate
Application des unités de terrain compactes CFU
Pour répondre aux défis posés par le grand nombre d'hôtes d'échange d'ions, la large distribution et le câblage complexe dans l'usine d'extraction de lithium des lacs salés, Siemens a personnalisé la solution d'unités de terrain compactes SIMATIC CFU pour ce projet. Elle a été appliquée avec succès à plus de 3 000 points de signalisation sur site avec plus de 300 unités CFU déployées. Par rapport au câblage E/S centralisé traditionnel, le nombre de bornes de construction sur site a été réduit de près de 70 %, et la charge de travail de câblage a diminué de plus de 30 %, ce qui a permis d'économiser considérablement du temps et des coûts de construction.
Siemens SIMATIC CFU prend en charge la définition libre sur site des types d'E/S. Chaque appareil intègre 16 canaux, compatibles avec des types de signaux tels que l'entrée/sortie numérique, l'entrée/sortie analogique et le protocole HART, ce qui permet une adaptation rapide aux exigences complexes du processus. Parallèlement, CFU prend en charge la fonctionnalité plug-and-play, avec des noms de matériel correspondant automatiquement au système DCS en appuyant sur un bouton. Le remplacement et le débogage des appareils sont extrêmement efficaces, ce qui simplifie considérablement l'exploitation et la maintenance quotidiennes du client.
Par rapport au câblage traditionnel, CFU offre une disposition flexible, un câblage plus économique et une maintenance plus facile. La vitesse de collecte et de configuration des signaux E/S sur site a été considérablement améliorée, offrant aux clients une expérience d'application véritablement « moins de fils, un débogage plus rapide et une extension plus facile ». Il s'agit d'une composante importante de la modernisation intelligente des usines d'extraction de lithium des lacs salés.
Application des unités d'E/S de terrain compactes CFU
Simplification du système de communication
Dans le projet d'intégration du sel de lithium de base des lacs salés, Siemens a conçu un ensemble complet de solutions d'intégration de communication efficaces et concises pour le client, réalisant une intégration de communication complète des équipements d'entraînement, des systèmes tiers et des instruments sur site.
Pour les produits d'entraînement, le projet adopte entièrement les séries Siemens SINAMICS et SIMOCODE, qui sont profondément intégrées au système de contrôle PCS 7 via le réseau PROFINET, simplifiant le câblage de contrôle traditionnel. Combiné à la bibliothèque standardisée Siemens PCS 7 APL, l'accès aux équipements d'entraînement est plus rapide, plus flexible et plus facile à entretenir.
Pour la communication des appareils avec des systèmes tiers, le projet utilise largement les processeurs de communication Siemens SIMATIC CN4100, qui prennent en charge plusieurs protocoles de communication tels que OPC UA et S7 Put/Get. Ils s'interfacent facilement avec des équipements complexes sur site tels que les protecteurs de moteurs, les centrifugeuses, les protecteurs de lignes haute tension et les systèmes de chaudières, améliorant considérablement l'efficacité de la collecte des données et la compatibilité du système. Dans le même temps, CN4100 réalise une interaction de données ouverte avec les systèmes de niveau supérieur via OPC UA, répondant aux exigences élevées en matière de flux de données dans la transformation numérique de l'entreprise.
Le projet adopte également la solution de réseau d'usine intégrée de Siemens, construisant un réseau industriel à l'échelle de l'usine, du terrain à la couche de contrôle, et appliquant pleinement les commutateurs industriels SCALANCE pour garantir les performances en temps réel et la haute fiabilité de la transmission des données.
Solution de communication Siemens CN4100
L'utilisation de CN4100 dans le processus d'extraction de lithium de ce projet
Résumé du projet
L'avantage de coût de l'extraction du lithium à partir des lacs salés est devenu évident, et il est maintenant devenu la voie technique dominante. Dans ce projet d'extraction de lithium intégré, les produits Siemens tels que le système de contrôle de processus PCS 7, les entraînements SINAMICS et le réseau SCALANCE ont fourni aux clients des systèmes et des solutions de contrôle efficaces et stables, contribuant au développement de l'industrie.
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