Un futuro più verde PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel

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1 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel Solution Partner: Cliente: Settore: Zenith Automazione S.r.l. Mythen Chimico Zenith Automazione S.r.l. Sede: Mornago (Varese) Fondata nel 1995 Siemens Solution Partner per: Automation System Simatic Simatic HMI Simatic PCS7 Simatic IT

2 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel ZENITH Automazione S.r.l. si occupa principalmente di problematiche legate all automazione, applicata all ambito industriale (su macchine, impianti ed interi reparti produttivi). ALPHADEC S.r.l. affronta le varie problematiche informatiche presenti in ambito industriale e sviluppa soluzioni utilizzando i più comuni linguaggi di programmazione (.NET,VB,ASP) ed i Data Base ( MS SQL, Oracle). Il Framework di riferimento per lo sviluppo di applicazioni M.E.S. è il Prodotto SIMATIC IT

3 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel Le competenze ERP & SCM MES Manufacturing Execution System HMI,SCADA _ CNC,PLC Sensori, Attuatori

4 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel Chi è Mythen? Mythen è una società sorta nel 2002 con lo scopo di realizzare un progetto di industria chimica "pulita" rispettosa dell'ambiente ed in grado di contribuire a ridurre le problematiche ambientali. Lo stabilimento di Ferrandina Lo stabilimento produttivo di Mythen è ubicato nella zona industriale di Ferrandina (provincia di Matera) ove è stato acquistato un sito chimico di circa mq e terreni adiacenti per circa mq.

5 Lo stabilimento Mythen Lo stabilimento vanta le seguenti capacità produttive: t/a di BIODIESEL - MITOIL EG t/a di olio di soia epossidato t/a di glicerina pura t/a di fosfato monopotassico Gli stoccaggi delle materie prime e dei prodotti finiti liquidi sono suddivisi in varie zone con serbatoi adiacenti agli impianti produttivi (ca. 100 serbatoi da 10 fino a 300 mc) ed un ulteriore area più distante dalle unità produttive che ospita i serbatoi a maggior volumetria (da 800 e 2500 mc). Un magazzino di mq è destinato alla movimentazione di prodotti liquidi in fusti e separatamente di prodotti solidi in sacchi.

6 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel Introduzione ll BIODIESEL è un carburante liquido a base di materie prime rigenerabili: tutti gli oli ed i grassi vegetali, siano essi originali o di scarto e tutti i grassi animali sono adatti alla produzione di biodiesel. I principali vantaggi del biodiesel sono: utilizza materie prime da fonti rinnovabili, come auspicato dalla CEE; contribuisce a diminuire l effetto serra: ogni tonnellata di biodiesel consumata in luogo del gasolio fossile immette nell atmosfera 2.5 tonnellate in meno di CO2; ciò è nello spirito del protocollo di Kyoto. Ha un minore impatto ambientale perché il biodiesel non contiene né zolfo né composti aromatici, ed è biodegradabile. Il procedimento chimico che trasforma gli oli in biodiesel, viene chiamato TRANSESTERIFICAZIONE,processo in cui gli oli reagiscono con metanolo, in presenza di catalizzatori alcalini, per formare l'estere metilico e, come prodotto secondario, glicerina grezza, che una volta raffinata, viene venduta alle industrie farmaceutiche e cosmetiche

7 PCS 7 per il controllo di un impianto di produzione di bio-diesel Il processo produttivo Le fasi di produzione del biodiesel

8 di biodiesel Il BIODIESEL - MITOIL EG MITOIL EG è una miscela di esteri metilici di acidi grassi di origine vegetale. Le materie prime impiegate nella produzione di MITOIL EG sono: olio vegetale; metanolo; catalizzatore basico. L olio vegetale ed il metanolo sono sottoposti a reazione di transesterificazione con produzione di biodiesel (MITOIL EG) e glicerina. Il biodiesel prodotto si separa spontaneamente dalla glicerina (che viene recuperata e trattata a parte), quindi viene purificato e stoccato. Capacità produttiva: t/a di biodiesel

9 Biodiesel e non solo. GLICERINA La reazione di conversione dell olio vegetale in biodiesel produce glicerina grezza, come sottoprodotto, che viene purificata con una tecnologia all avanguardia mondiale, completamente controllata con PCS7. La purificazione avviene attraverso varie fasi che prevedono la separazione dei saponi come acidi grassi, dei sali, l evaporazione del metanolo ed infine la distillazione del prodotto. Impiego L elevata qualità disponibile permette l uso in tutti i campi di applicazione, anche i più sofisticati, tra cui: alimentare; farmaceutico; cosmetico; detergenza; chimica fine; tabacco. Capacità produttiva t/a di glicerina pura

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11 Architettura I principali impianti controllati sono: Parco Serbatoi Impianto produzione biodiesel in continuo (reattori sintesi, decanter, etc) Impianto distillazione a vuoto del metanolo Impianto distillazione a vuoto della glicerina Impianto splittaggio acqua/glicerina Servizi Tutti gli impianti sono gestiti da un unica sala di controllo con PCS7 attraverso n 2 AS417H connessi in LAN ethernet industriale ridondata (System Bus Ethernet- 100Mps) con una coppia di stazioni OS Server ridondate che gestiscono la supervisione completa degli impianti. Zenith Automazione, in collaborazione con i processisti di Mythen, ha sfruttato l elevata integrazione di PCS7, per automatizzare e controllare tutte le logiche del processo produttivo sia del biodiesel che della glicerina.

12 Architettura PCS7 ha il compito di coordinare l automazione degli impianti, gestendo il materiale in ingresso ai serbatoi (materie prime), controllando livelli, temperature, pressioni e portate, ed adattando il deflusso del prodotto finito gestendo le stoccaggio nei silos. L integrazione attraverso PCS7 sia delle logiche produttive sia dell automazione dei diversi impianti, permette di risponde a tutte le richieste che, in automatico, durante la fabbricazione, vengono fatte dal conduttore d impianto. La postazione di ingegneria (ES) è posta negli uffici a qualche centinaia di metri dalla sala di controllo, sono state perciò stese due fibre ottiche ( una per Terminal Bus Ethernet ed una per System Bus Ethernet). Sulla stessa rete Terminal Bus Ethernet degli uffici è gestita una postazione WEB SERVER (WS) che permette il collegamento via ADSL del sistema PCS7 alla rete INTERNET al fine di permettere: servizi di diagnostica e manutenzione degli impianti la visibilità delle pagine di sinottico e dei conteggi di produzione ad utenti connessi in remoto

13 PCS 7 Il sistema di controllo di un impianto di produzione di biodiesel

14 Sinottici

15 Anche sul web

16 report e trend.

17 Alcuni dettagli sul controllo di processo Verranno di seguito presentati esempi sulla realizzazione dei sistemi di controllo di: Regolazioni di livello Regolazioni di portata Regolazioni di temperatura Regolazioni di pressione Controllo serbatoi di condensa dei gruppo vuoto (logica SL)

18 Controlli di livello Il livello dei serbatoi viene mantenuto costante al valore impostato da operatore tramite dei loop di regolazione (LIC) che: acquisiscono il valore del livello [%] da un apposito trasduttore; comandano la pompa di aspirazione e regolano l apertura della valvola proporzionale di mandata posta a valle della pompa. Le logiche del sistema di automazione prevedono anche: la marcia e l arresto della pompa in corrispondenza dell intervento di apposite soglie di start/stop impostabili da operatore; l inibizione in sicurezza della pompa (Low Low Level); il calcolo del set-point in funzione di altre grandezze di processo; il funzionamento in modo manuale del regolatore LIC; il monitoraggio in tempo reale dei feedback della valvola e della pompa provenienti dai cassetti MCC remotati.

19 Controlli di portata Il flusso dei prodotti viene mantenuto costante al valore impostato dall operatore tramite dei loop di regolazione (FIC) che: acquisiscono il valore di portata [kg/h] da un apposito trasduttore; controllano la valvola proporzionale a valle del trasmettitore. Le logiche del sistema di automazione prevedono anche: il calcolo del setpoint di portata in funzione di altre grandezze di processo; il funzionamento in modo manuale del regolatore FIC, con la possibilità da parte dell operatore di controllare direttamente la valvola proporzionale; il monitoraggio in tempo reale dei feedback della valvola.

20 Controlli di temperatura La temperatura nei circuiti di riscaldamento con olio diatermico delle camicie dei serbatoi di scambio termico viene mantenuta costante al valore impostato da operatore tramite dei loop di regolazione (TIC) che: acquisiscono il valore di temperatura [ C] da un apposita sonda; regolano la valvola proporzionale di reintegro olio caldo. Le logiche del sistema di automazione prevedono anche: il pilotaggio in portata della pompa con monitoraggio della corrente erogata dall inverter e l arresto in sicurezza della pompa in caso di allarme; il calcolo del setpoint di temperatura in funzione di altre grandezze di processo; il funzionamento in modo manuale del regolatore TIC, con la possibilità da parte dell operatore di controllare direttamente la valvola proporzionale; il monitoraggio in tempo reale dei feedback della valvola e della pompa provenienti dai cassetti MCC remotati.

21 Controlli di pressione La pressione degli evaporatori e delle colonne di distillazione, viene mantenuta costante al valore impostato da operatore tramite dei loop di regolazione (PIC) che: acquisiscono il valore del pressione [mbar] da un apposito trasduttore; agiscono su delle valvole proporzionali di immissione azoto e di connessione alla pompa vuoto Le logiche del sistema di automazione prevedono anche: l inibizione in sicurezza della pompa e l apertura della valvola dell azoto in caso di intervento della soglia di massima pressione (High High Pressure); il calcolo del setpoint in funzione di altre grandezze di processo; il funzionamento in manuale del regolatore PIC, con la possibilità per l operatore di controllare direttamente la valvola dell azoto e la valvola del vuoto; il monitoraggio in tempo reale dei feedback delle valvole e della pompa vuoto provenienti dai cassetti MCC remotati.

22 Logiche sequenziali (serbatoi condensa) PCS 7 integra delle logiche sequenziali (SL) per il controllo di processo come, ad esempio, per i serbatoi di condensa dei gruppi vuoto dove è necessario attuare le seguenti logiche in sequenza: mantenere normalmente aperta la valvola di carico sotto vuoto della condensa; chiudere la valvola di carico ed aprire la valvola di immissione azoto per portare a pressione atmosferica il serbatoio quando viene raggiunta la soglia di massimo livello; aprire la valvola di scarico della condensa fino al ripristino del livello minimo; chiudere le valvole dell azoto e di scarico, ed aprire la valvola di compensazione per ripristinare la pressione di vuoto; chiudere la valvola di compensazione ed aprire la valvola di carico per poi riavvolgere la logica sequenziale al primo passo.

23 Logiche sequenziali Le logiche del sistema di automazione prevedono anche: il funzionamento in manuale della logica, con la possibilità da parte dell operatore di controllare direttamente lo stato delle singole valvole; il monitoraggio in tempo reale dei feedback di tutte le valvole.

24 Principali benefici ottenuti L utilizzo di PCS 7 e la collaborazione con Zenith Automazione ha garantito che: i risultati prefissati siano stati raggiunti nei tempi concordati con il cliente; gli operatori ed il personale di manutenzione hanno subito familiarizzato con il nuovo sistema di controllo, apprezzandone la semplicità di utilizzo; la flessibilità del sistema ha consentito di modificare in tempi brevi sia la grafica che le logiche di processo durante la fase di installazione per adattare il sistema di automazione alle variazioni apportate all'impianto rispetto alle specifiche iniziali; ciò è stato molto utile per l'impianto PROTOTIPO della glicerina.

25 In particolare: La stazione di ingegneria di PCS 7 permette un estrema flessibilità nella gestione dell impianto attraverso logiche di controllo di processo ed automazione facilmente configurabili e parametrizzabili; PCS 7 garantisce elevata flessibilità nel modificare o creare nuovi trend delle variabili, con visualizzazione su pagine grafiche ed archiviazione delle principali grandezze di processo; Servizi di assistenza da remoto: i tecnici di Zenith Automazione, direttamente dai loro uffici, possono non solo aiutare il personale di manutenzione nella ricerca guasti sugli impianti, ma intervenire anche a modificare le logiche che controllano il processo produttivo; Monitoraggio impianti via web: i sinottici di impianto sono pubblicati su pagine web consultabili in remoto dal personale preposto.

26 Quanto realizzato è il tipico esempio di collaborazione del tipo WIN - WIN finale è soddisfatto: dei risultati ottenuti della collaborazione creatasi con l integratore e soprattutto dell affidabilità complessiva degli impianti ottenuta tramite l utilizzo di prodotti e soluzioni fornite da:

27 GRAZIE.