Raffinerie steigert Produktion durch Migration auf ein modernes PLS

Raffinerie beweist: Nicht modernisieren ist zu teuer

Der viertgrößte Zinkhersteller der Welt hatte mit teuren, nicht eingeplanten Ausfallzeiten zu kämpfen, die Kosten von mindestens 100 000 US-$ pro Stunde verursachten und ein betriebliches sowie finanzielles Risiko darstellten.

Die Extraktion und Trennung des reinen Zinks von anderen Mineralen und Materialien des Erzes ist kein einfacher Prozess. Doch er ist umso schwerer, wenn für ältere Steuerungssysteme Ersatzteile fehlen, wenn das technische Know-how begrenzt ist und wenn nicht kommuniziert werden kann.

Dies waren nur einige der technischen Herausforderungen, denen Nexa Resources in seiner Zinkraffinerie in der Nähe von Lima, Peru, gegenüberstand. Die meisten Prozessteuerungen und Automatisierungstechnologien des Unternehmens waren 15 bis 20 Jahre alt, bestanden aus zahlreichen veralteten Komponenten und erforderten Ersatzteile sowie spezielle Kenntnisse, die entweder nicht verfügbar oder zu teuer waren.

Laut Daniel Izarra, dem leitenden Automatisierungsingenieur bei Nexa Resources, erkannte das Unternehmen, dass die teilweise Beschaffung der Ersatzteile nahezu 50 % der Gesamtkosten eines Projekts ausmachen würde.

Nexa arbeitete mit einem Hybrid-Steuerungssystem, das zu 50 % von Rockwell Automation und zu 50 % von einem anderen Hersteller für Prozessleitsysteme stammte. Die drohende Veralterung war nicht das einzige Problem, denn das Unternehmen setzte für die einzelnen Steuerungssysteme Konnektivitätsserver ein, die nicht miteinander kommunizieren konnten, sodass über 1700 Signale auf einer Bedienerschnittstelle mit 60 verschiedenen Bedienergrafiken angezeigt werden mussten.

Nexa verwaltete zwei unterschiedliche Typen von Engineering-Stationen, die verschiedene Herausforderungen mit sich brachten: Mitarbeiter mussten geschult werden, für beide Stationen war spezielles Know-how erforderlich und Ersatzteile waren schwer zu beschaffen. Eine vorausschauende Wartung war daher nicht möglich.

PLS für Sicherheit/Zuverlässigkeit.

Lösen von Inkompatibilitätsproblemen

Angesichts dieser Herausforderungen war klar, dass Nexa die inkompatiblen Steuerungssysteme durch moderne Technologie ersetzen musste – und zwar ohne dabei die Produktion zu beeinträchtigen. Die Ausfallzeiten für die Migration waren auf zwei Stunden pro Woche und vier Stunden pro Monat begrenzt.

In diesem engen Zeitrahmen mussten sie sich in veralteten Systemzeichnungen zurechtfinden und fehlendes technisches Know-how überbrücken. Das Betriebspersonal und die Mitarbeiter der Raffinerie waren mit den alten Steuerungen vertraut und sorgten sich darum, dass Änderungen an der Verdrahtung und Programmierung der Systeme zu Prozessausfällen führen könnten.

Izarra berichtete, dass sich Nexa dazu entschlossen hatte, auf seinen bisherigen ControlLogix®- und CompactLogix™-Erweiterungen aufzubauen und die verbleibenden Prozesssteuerungen in ein vereinheitlichtes PlantPAx®-Prozessleitsystem zu integrieren.

Zum Projektumfang gehörte die Erweiterung des Kommunikationsnetzwerks um redundantes Ethernet, die Erneuerung von Arbeitsstationen und Servern, die Installation von zwei Remote I/O-Gehäusen (RIO) und die Erweiterung um redundante CPUs. Das bestehende ControlNet-Protokoll konnte weiterhin verwendet werden.

Auf das zweimonatige Migrationsprojekt mit minimalem Risiko und optimaler Zeitplanung bereiteten sich Izarra und sein Team nach eigenen Angaben vor, indem sie vorab Signale, Verdrahtung und Klemmenleisten der Raffinerie bestimmten und schließlich das Herunterfahren der Anlagen innerhalb der verfügbaren zwei- und vierstündigen Zeitblöcke einplanten.

Das Unternehmen führte zudem Vorab-Schulungen in der bestehenden Steuerzentrale durch, nahm Werksabnahmeprüfungen mit den Technikern von Nexa vor, richtete erste Verbindungen zur neuen Rockwell Automation-Plattform ein und migrierte Regelkreise für jeden Funktionsbereich.

Die alten und neuen Steuerungssysteme waren 2 bis 3 Monate lang parallel in Betrieb, damit sich die Mitarbeiter mit der neuen Lösung vertraut machen und Feedback austauschen konnten. Sie begannen mit nicht kritischen Regelkreisen und Signalen und migrierten eine Pumpe nach der anderen. Durch die Vorab-Bestimmung der Signale und Drähte konnte ein Großteil der Migration bei laufender Anlage durchgeführt werden, sodass sie sich nicht nur auf die Zeiträume mit abgeschalteten Anlagen verlassen mussten.

Erfolgreiche Optimierung

Im Zuge der Migration und Erweiterung des Steuerungssystems profitierte Nexa von zahlreichen Verbesserungen. Beispiele:

  • Zuverlässigkeit des Steuerungssystems der Hydrometallurgie-Anwendung erreichte 100%
  • Sicherheitsvorfälle aufgrund von Ausfällen des Prozessleitsystems gingen auf null zurück
  • Verfügbarer technischer Support
  • Raffinerie besitzt die erforderlichen Ersatzteile
  • Kosten blieben dank der stufenweisen Integration der Migration gering 

Nexa hat nach eigenen Angaben die folgenden wichtigen Lektionen gelernt, wenn es um ein erfolgreiches Migrationsprojekts einer Brownfield-Anlage geht:

  • Fine scheduling
  • Operators and maintenance staff must be involved from the beginning of the project and continue to communicate and coordinate with the areas that are critical to develop the planning, control and executions of these projects
  • Validation of technical documentation is necessary to avoid delays during intervention periods
  • A contingency plan should be prepared and delivered to all areas before initiating migration

Dieser Blog basiert auf einem Artikel der Herausgeber von „Control“.

Jim Montague
Gepostet 10 Juni 2019 Von Jim Montague, Executive Editor, Control

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