Die Lithiumextraktion aus Salzseen, als wichtiger Bestandteil der neuen Energieindustrie, erlebt eine rasante Entwicklung. Angesichts komplexer Prozesse wie Adsorption, Nanofiltration und Umkehrosmose ist die Vereinfachung der Verkabelung, die Realisierung der elektrischen Antriebskommunikationssteuerung und die vollständige Integration des Steuerungssystems für den kontinuierlichen Ionenaustausch in das DCS zum Schwerpunkt der Kunden in einem bestimmten Lithiumextraktionsprojekt geworden. Die Realisierung einer integrierten DCS-Steuerung wird die Wartungsschwierigkeiten und -kosten des Benutzers erheblich reduzieren. Siemens hat mit dem fortschrittlichen Prozessautomatisierungssystem PCS 7 V10 und flexiblen Vor-Ort-Lösungen dazu beigetragen, ein effizientes, intelligentes und wartungsfreundliches modernes Werk für das Projekt zur Integration von Lithiumsalzen aus Salzseen aufzubauen.
Schlüsselwörter: Chemische Industrie, Lithiumsalz-Integration, SIMATIC CFU, CN 4100, ET 200PA SMART +, ET 200SP HA
Projektumfang und -architektur
Projektinformationen: Ein Projekt zur Integration von Lithiumsalzen aus Salzseen
- CS-Architektur basierend auf PCS 7 V10.0
- 4 Paare redundanter OS-Server, 33 OS-Clients, 13 Paare AS410-5H, 15 Einheiten AS-410S
- Über 14.000 physische E/As
- Über 1.000 SINAMICS/SIMCODE-Antriebe
- Über 400 ModbusTCP/OPC-Kommunikationen, über 2.000 HART-Instrumente
- AMS-Asset-Management-Station, PH-History-Server, AVR-Anti-Virus-Server, OPC UA-Server
Projekt-Highlights:
DCS-Direktsteuerung der Kernausrüstung – kontinuierlicher Ionenaustauscher
In dem Projekt zur Integration von Lithiumsalzen aus Salzseen wird der kontinuierliche Ionenaustauscher als Kernausrüstung traditionell von einer vom Gerätehersteller bereitgestellten SPS gesteuert. Dieser Ansatz erreicht keine echte Integration, und die Wartung nach der Installation ist vom Hersteller abhängig, was zu Komplexität und hohen Kosten führt. Siemens brach mit dieser Konvention und setzte das Steuerungssystem PCS 7 V10.0 ein. Über den Profinet-Bus ist der Positionssensor des Drehtellers direkt mit dem redundanten DCS-Netzwerk verbunden, wodurch der gesamte Prozess des kontinuierlichen Ionenaustauschers erfolgreich von DCS einheitlich gesteuert werden kann.
Um die Prozessanforderungen zu erfüllen, steuert das Siemens-Steuerungssystem wichtige Geräte wie Hydraulikpumpstationen, Servoantriebe und Ventilinseln mit einem Ausführungszyklus von 50 ms präzise. Es implementiert auch die Steuerungsstrategie „schnelle Annäherung + präzise Positionierung“ für den Servoantrieb des Austauschers, um sicherzustellen, dass der Drehteller des kontinuierlichen Ionenaustauschers präzise an der angegebenen Ventilposition andockt, wodurch eine Systemreaktionszeit von nicht mehr als 100 ms erreicht wird.
Gleichzeitig entwickelte das Siemens-Projektteam kundenspezifische CMT-Steuerungsvorlagen und grafische Faceplate-Bedienoberflächen für Austauscher von drei verschiedenen Herstellern, wodurch die Konfigurationseffizienz und der Komfort bei der späteren Erweiterung der Geräte erheblich verbessert wurden.
Durch diese technische Lösung unterstützte Siemens den Kunden nicht nur bei der Erzielung einer echten integrierten Steuerung der Kernausrüstung, sondern brachte auch eine umfassende Optimierung der Systemreaktionsgeschwindigkeit, des Bedienkomforts sowie der Betriebs- und Wartungskosten mit sich.
Schnelle Konfiguration der Geräte-Logik und -Bildschirme basierend auf CMT und Faceplate
Anwendung von CFU Compact Field Units
Um die Herausforderungen einer großen Anzahl von Ionenaustauschern, einer weiten Verteilung und einer komplexen Verkabelung in der Lithiumextraktionsanlage aus Salzseen zu bewältigen, hat Siemens für dieses Projekt die SIMATIC CFU Compact Field Unit-Lösung angepasst. Sie wurde erfolgreich auf über 3.000 Vor-Ort-Signalpunkten mit mehr als 300 eingesetzten CFU-Einheiten angewendet. Im Vergleich zur herkömmlichen zentralen E/A-Verkabelung wurde die Anzahl der Vor-Ort-Baustellenanschlüsse um fast 70 % reduziert und der Verkabelungsaufwand um über 30 % verringert, wodurch Bauzeit und -kosten erheblich eingespart wurden.
Siemens SIMATIC CFU unterstützt die freie Definition von E/A-Typen vor Ort. Jedes Gerät integriert 16 Kanäle, die mit Signaltypen wie digitalem Eingang/Ausgang, analogem Eingang/Ausgang und HART-Protokoll kompatibel sind, wodurch eine schnelle Anpassung an komplexe Prozessanforderungen ermöglicht wird. Gleichzeitig unterstützt CFU Plug-and-Play-Funktionalität, wobei Hardwarenamen per Knopfdruck automatisch mit dem DCS-System abgeglichen werden. Geräteaustausch und -fehlersuche sind äußerst effizient, was den täglichen Betrieb und die Wartung des Kunden erheblich vereinfacht.
Im Vergleich zur herkömmlichen Verkabelung zeichnet sich CFU durch ein flexibles Layout, eine wirtschaftlichere Verkabelung und eine einfachere Wartung aus. Die Erfassungs- und Konfigurationsgeschwindigkeit der E/A-Signale vor Ort wurde erheblich verbessert, was den Kunden eine echte Anwendungserfahrung von „weniger Drähten, schnellerer Fehlersuche und einfacherer Erweiterung“ bietet. Es ist ein wichtiger Bestandteil der intelligenten Aufrüstung von Lithiumextraktionsanlagen aus Salzseen.
Anwendung von CFU Compact Field IO Units
Vereinfachung des Kommunikationssystems
In dem Projekt zur Integration von Lithiumsalzen aus Salzseen hat Siemens für den Kunden eine vollständige Reihe effizienter und präziser Kommunikationsintegrationslösungen entworfen, wodurch eine umfassende Kommunikationsintegration von Antriebsgeräten, Drittsystemen und Vor-Ort-Instrumenten erreicht wird.
Für Antriebsprodukte verwendet das Projekt vollständig die Siemens SINAMICS- und SIMOCODE-Serien, die über das PROFINET-Netzwerk tief in das PCS 7-Steuerungssystem integriert sind, wodurch die herkömmliche Steuerverkabelung vereinfacht wird. In Kombination mit der standardisierten Siemens PCS 7 APL-Bibliothek ist der Zugriff auf Antriebsgeräte schneller, flexibler und einfacher zu warten.
Für die Gerätekommunikation mit Drittsystemen verwendet das Projekt in großem Umfang Siemens SIMATIC CN4100-Kommunikationsprozessoren, die mehrere Kommunikationsprotokolle wie OPC UA und S7 Put/Get unterstützen. Sie lassen sich problemlos mit komplexen Vor-Ort-Geräten wie Motorschutzschaltern, Zentrifugen, Hochspannungsleitungsschutzschaltern und Kesselsystemen verbinden, wodurch die Datenerfassungseffizienz und die Systemkompatibilität erheblich verbessert werden. Gleichzeitig realisiert CN4100 einen offenen Datenaustausch mit übergeordneten Systemen über OPC UA und erfüllt damit die hohen Anforderungen an den Datenfluss in der digitalen Transformation des Unternehmens.
Das Projekt setzt auch die integrierte Werksnetzwerklösung von Siemens ein, die ein werksweites Industrienetzwerk vom Feld bis zur Steuerungsebene aufbaut und SCALANCE-Industrieswitches vollständig einsetzt, um die Echtzeitfähigkeit und hohe Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu gewährleisten.
Siemens CN4100 Kommunikationslösung
Die Verwendung von CN4100 im Lithiumextraktionsprozess dieses Projekts
Projektzusammenfassung
Der Kostenvorteil der Lithiumextraktion aus Salzseen ist offensichtlich geworden und hat sich inzwischen zur Mainstream-Technikroute entwickelt. In diesem integrierten Lithiumextraktionsprojekt haben die Produkte von Siemens wie das PCS 7-Prozessleitsystem, SINAMICS-Antriebe und das SCALANCE-Netzwerk den Kunden effiziente und stabile Steuerungssysteme und -lösungen zur Verfügung gestellt und so zur Entwicklung der Branche beigetragen.
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