A extração de lítio de lagos de sal, como parte importante da nova indústria de energia, está a passar por um rápido desenvolvimento. Diante de processos complexos como adsorção, nanofiltração e osmose reversa, a forma de simplificar a fiação, realizar o controlo de comunicação por acionamento elétrico e integrar totalmente o sistema de controlo do host de troca iónica contínua no DCS tornou-se o foco dos clientes em um determinado projeto de extração de lítio. A realização do controlo DCS integrado reduzirá muito a dificuldade e o custo de manutenção do utilizador. Contando com o avançado sistema de controlo de automação de processos PCS 7 V10 e soluções flexíveis no local, a Siemens ajudou o projeto de integração de sal de lítio básico de lago de sal a construir uma fábrica moderna eficiente, inteligente e de fácil manutenção.
Palavras-chave: Indústria química, integração de sal de lítio, SIMATIC CFU, CN 4100, ET 200PA SMART +, ET 200SP HA
Escala e Arquitetura do Projeto
Informações do Projeto: Um projeto de integração de sal de lítio básico em um lago de sal
- Arquitetura CS baseada em PCS 7 V10.0
- 4 pares de servidores OS redundantes, 33 clientes OS, 13 pares de AS410-5H, 15 unidades de AS-410S
- Mais de 14.000 IOs físicos
- Mais de 1.000 acionamentos SINAMICS/SIMCODE
- Mais de 400 comunicações ModbusTCP/OPC, mais de 2.000 instrumentos HART
- Estação de gestão de ativos AMS, servidor de histórico PH, servidor antivírus AVR, servidor OPC UA
Destaques do Projeto:
Controlo Direto DCS do Equipamento Principal—Host de Troca Iónica Contínua
No projeto de integração de sal de lítio básico de lago de sal, o host de troca iónica contínua, como equipamento principal, é tradicionalmente controlado por um PLC fornecido pelo fabricante do equipamento. Esta abordagem não consegue alcançar a verdadeira integração, e a pós-manutenção depende do fabricante, resultando em complexidade e altos custos. A Siemens quebrou a convenção ao adotar o sistema de controlo PCS 7 V10.0. Através do barramento Profinet, o codificador de posição da plataforma giratória do host é conectado diretamente à rede redundante DCS, permitindo com sucesso que todo o processo do host de troca iónica contínua seja controlado uniformemente pelo DCS.
Para atender aos requisitos do processo, o sistema de controlo Siemens controla com precisão equipamentos-chave, como estações de bombas hidráulicas, servoacionamentos e ilhas de válvulas, com um ciclo de execução de 50ms. Ele também implementa a estratégia de controlo de "aproximação rápida + posicionamento preciso" para o servomotor do host, garantindo que a plataforma giratória do host de troca iónica contínua se encaixe com precisão na posição da válvula especificada, alcançando um tempo de resposta do sistema de no máximo 100ms.
Enquanto isso, a equipa do projeto Siemens desenvolveu modelos de controlo CMT personalizados e interfaces de operação Faceplate gráficas para hosts de três fabricantes diferentes, melhorando significativamente a eficiência da configuração e a conveniência da expansão posterior do equipamento.
Através desta solução técnica, a Siemens não só ajudou o cliente a alcançar o verdadeiro controlo integrado do equipamento principal, mas também trouxe uma otimização abrangente na velocidade de resposta do sistema, conveniência operacional e custos de pós-operação e manutenção.
Configuração rápida da lógica do dispositivo e telas com base em CMT e Faceplate
Aplicação de Unidades de Campo Compactas CFU
Para enfrentar os desafios de um grande número de hosts de troca iónica, ampla distribuição e fiação complexa na planta de extração de lítio de lago de sal, a Siemens personalizou a solução de unidade de campo compacta SIMATIC CFU para este projeto. Foi aplicado com sucesso a mais de 3.000 pontos de sinal no local com mais de 300 unidades CFU implantadas. Em comparação com a fiação IO centralizada tradicional, o número de terminais de construção no local foi reduzido em quase 70%, e a carga de trabalho de fiação diminuiu em mais de 30%, economizando significativamente tempo e custos de construção.
O Siemens SIMATIC CFU suporta a definição livre no local de tipos de IO. Cada dispositivo integra 16 canais, compatíveis com tipos de sinal como entrada/saída digital, entrada/saída analógica e protocolo HART, permitindo a rápida adaptação aos requisitos complexos do processo. Enquanto isso, o CFU suporta a funcionalidade plug-and-play, com os nomes de hardware correspondendo automaticamente ao sistema DCS com o toque de um botão. A substituição e depuração do dispositivo são extremamente eficientes, simplificando muito a operação e manutenção diárias do cliente.
Em comparação com a fiação tradicional, o CFU apresenta layout flexível, fiação mais económica e manutenção mais fácil. A velocidade de coleta e configuração dos sinais IO no local foi significativamente aprimorada, proporcionando aos clientes uma experiência de aplicação verdadeiramente "menos fios, depuração mais rápida e expansão mais fácil". É uma parte importante da atualização inteligente das plantas de extração de lítio de lago de sal.
Aplicação de Unidades IO de Campo Compactas CFU
Simplificando o Sistema de Comunicação
No projeto de integração de sal de lítio básico de lago de sal, a Siemens projetou um conjunto completo de soluções de integração de comunicação eficientes e concisas para o cliente, alcançando a integração de comunicação abrangente de equipamentos de acionamento, sistemas de terceiros e instrumentos no local.
Para produtos de acionamento, o projeto adota totalmente as séries Siemens SINAMICS e SIMOCODE, que são profundamente integradas ao sistema de controlo PCS 7 através da rede PROFINET, simplificando a fiação de controlo tradicional. Combinado com a biblioteca padronizada Siemens PCS 7 APL, o acesso ao equipamento de acionamento é mais rápido, mais flexível e mais fácil de manter.
Para comunicação de dispositivos com sistemas de terceiros, o projeto utiliza extensivamente os processadores de comunicação Siemens SIMATIC CN4100, que suportam múltiplos protocolos de comunicação, como OPC UA e S7 Put/Get. Eles se conectam facilmente a equipamentos complexos no local, como protetores de motor, centrífugas, protetores de linha de alta tensão e sistemas de caldeiras, melhorando muito a eficiência da coleta de dados e a compatibilidade do sistema. Ao mesmo tempo, o CN4100 realiza a interação aberta de dados com sistemas de nível superior através do OPC UA, atendendo aos altos requisitos de fluxo de dados na transformação digital empresarial.
O projeto também adota a solução de rede de fábrica integrada da Siemens, construindo uma rede industrial em toda a planta, do campo à camada de controlo, e aplicando totalmente os switches industriais SCALANCE para garantir o desempenho em tempo real e a alta confiabilidade da transmissão de dados.
Solução de Comunicação Siemens CN4100
O uso do CN4100 no processo de extração de lítio deste projeto
Resumo do Projeto
A vantagem de custo da extração de lítio de lagos de sal tornou-se evidente, e agora se tornou a rota técnica principal. Neste projeto de extração de lítio integrado, os produtos da Siemens, como o sistema de controlo de processos PCS 7, acionamentos SINAMICS e rede SCALANCE, forneceram aos clientes sistemas e soluções de controlo eficientes e estáveis, contribuindo para o desenvolvimento da indústria.
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