Gold Fields senkt Steuerungssystemrisiken mit neuer Bergbaulösung

Gold Fields senkt Risiken im Steuerungssystem

Herausforderung

  • Die Integration aller vorhandenen Feldsysteme in neue Erzaufbereitungssysteme für schnellere und fundiertere Geschäftsentscheidungen hilft der Mine, langfristige Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten zu senken.

Lösungen

Ergebnisse

  • Umfangreiche Anlagenvisualisierung und Berichterstellung anhand vordefinierter KPIs
  • Zentralisierte Prozesssteuerung
  • Informiertere Geschäftsentscheidungen
  • Mehr Kapazität
  • Geringes Risiko der Abwärtsinkompatibilität

Vereinfachte Integration von Feldgeräten, Steuerung, Visualisierung, Berichterstellung und Leistungsüberwachung hilft South Deep Gold Mine, effizienter zu werden

Hintergrund

Gold Fields Limited besitzt und betreibt zwölf Goldminen in Südafrika, Ghana, Peru und Australien, die etwa 2,1 Millionen Unzen Gold pro Jahr fördern. Gold Fields ist an zwei Börsen notiert, dem Johannesburg Stock Exchange (JSE) und dem New York Stock Exchange (NYSE). Weltweit beschäftigt das Unternehmen etwa 50 000 Mitarbeiter.

Die South Deep Gold Mine, einzige Betriebsmine von Gold Field in Südafrika, befindet sich 45 Kilometer südwestlich von Johannesburg. Sie umfasst zwei Schächte und eine zentrale Hütte.

Dieses Projekt unter Beteiligung von Rockwell Automation passt zur langfristigen Vision von Gold Fields, „weltweit führend im nachhaltigen Goldabbau“ zu werden. Es handelte sich um ein Vorzeigeprojekt in Südafrika.

Herausforderung

Die Hütte der South Deep Mine wurde 2011/2012 aufgerüstet, um ihren Durchsatz zu steigern. Hierzu wurden ein zweiter Kugelmühlen-Schaltkreis, ein Schaltkreis für eine Kieselstein-Zerkleinerungsanlage, ein zusätzlicher Verdicker, vier Laugentanks und eine weitere Elutionssäule hinzugefügt.

Was Standardisierung und Single-Tag-Datenbanken angeht, sorgt das Steuerungssystem für Einhaltung der gleichen, hohen funktionalen Standards wie denen eines Systems auf DCS-Basis.

Um den Reagens-, Energie- und Wasserverbrauch der neuen Anlage besser kontrollieren und gleichzeitig die Qualität der Bergbaurückstände steigern zu können, benötigte die South Deep Mine eine Generalüberholung des Steuerungs- und Berichtssystems, die alle vorhandenen Feldsysteme in die neuen Erzaufbereitungssysteme integrieren sollte. Man erhoffte sich hiervon schnellere und fundiertere Geschäftsentscheidungen auf Managementebene sowie Hilfe beim Erreichen langfristiger Nachhaltigkeitsziele.

Gold Fields musste außerdem das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten senken. Hierzu war ein Steuerungssystem erforderlich, das problemlos alle Feldgeräte, die Anlagensteuerung, Visualisierung, Berichterstellung und Leistungsüberwachung in einem einzigen, einfachen System integriert, welches bei zukünftigen Upgrades der Anlage erweitert werden kann.

Die Hütte wurde ursprünglich über eine komponentenbasierte Rockwell Automation RSView®32-Bedienerschnittstelle und L62-Steuerungen für Prozessüberwachung und -steuerung betrieben. Diese erforderten weitere Optimierungen: Die gesamte E/A sowie alle Verriegelungen, Sequenzen und weiteren Prozessroutinen mussten neu bewertet werden, um das neue Steuerungssystem von unnötiger Komplexität zu befreien.

Lösung

Da die Hütte seit 2001 mit Technologie von Rockwell Automation betrieben wurde, vergab Gold Fields den Auftrag für das Upgrade des Steuerungssystems direkt an Rockwell Automation. Über einen Vertragspartner bei der South Deep Gold Mine kam Rockwell Automation dann mit dem neuen Verarbeitungssystem in Berührung. Beide Projekte mussten zu einem einzigen, vollständig integrierten Steuerungs-, Visualisierungs- und Berichtssystem verschmelzen.

Bergbaulösung mit PlantPAx

Die PlantPAx®-Lösung beruht auf Jahrzehnten an Erfahrung im Bereich Bergbau, die in eine hoch standardisierte und einfach in Betrieb zu nehmende Lösung mit Lebenszyklus-Management formalisiert wurden – eine Lösung, die Risiken im Steuerungssystem senken, Diagnose und Berichterstellung verbessern sowie systemweite Komplexitäten verringern kann.

Als maßgeschneiderte und wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Lösungen auf DCS-Basis (Prozessleitsysteme) bietet PlantPAx zusätzliche Flexibilität, verwaltete bergbauspezifische Standards sowie geringere Inbetriebnahmezeiten und -kosten. Was Standardisierung und Single-Tag-Datenbanken angeht, sorgt das Steuerungssystem für Einhaltung der gleichen, hohen funktionalen Standards wie denen eines Systems auf DCS-Basis.

Systemweite Realisierung

Die Lösung besteht aus einer PlantPAx-Steuerungsplattform, die auf Pufferung von bis zu 1000 zeitgestempelten Dateneinträgen (Anlagenhistorie, Ereignisse und Alarme) konfiguriert ist, um auch bei einem Netzwerkausfall die ununterbrochene Datenprotokollierung zu gewährleisten.

Zur umfassenden Visualisierung der Anlagenprozesse wurde die auf einer Server-Client-Architektur beruhende PlantPAx-Visualisierungssoftware in das System integriert. ViewTools, lizenziert für PlantPAx, wurde ebenfalls integriert, um die Vorteile des direkten Clientzugriffs auf die Steuerung nutzbar zu machen, ohne Umleitung über den Server.

Mit einer Bergbaulösung auf Basis des PlantPAx-Systems konnte Gold Fields die Anlagensteuerung sowie Visualisierungs- und Berichtsfunktionen verbessern.

Microsoft SQL mit integrierten Berichtsservices wurde installiert und dahingehend konfiguriert, die gesamte Anlagenhistorie sowie alle Ereignisse und Alarme zu protokollieren. SQX wurde als Lizenzsoftware für die Bergbaulösung ebenfalls installiert, um SQL-Datenbanken direkt durch die Steuerungen befüllen zu lassen.

Techniker von Rockwell Automation erstellten außerdem individuelle Schnittstellen zur Unterstützung der Feldgeräte von Drittanbietern, wie etwa Antrieben und Instrumentierung.

Die Umrüstung wurde im November 2012 beendet.

Ergebnisse

Mit einer Bergbaulösung auf Basis des PlantPAx-Systems konnte Gold Fields die Anlagensteuerung sowie Visualisierungs- und Berichtsfunktionen verbessern.

Standardisierung und eine umfassend verwaltete Datenprotokollierung ermöglichen es der Bergbaulösung, den Benutzern gegenüber den genauen Status der Anlage in Echtzeit darzustellen.

Dank der Protokollierung von Historie, Ereignissen und Alarmen durch den SQL-Server lassen sich Trends verfolgen, einzelne Einträge zu bestimmten Benutzern rückverfolgen und Analog- sowie Digitaleingänge für Durchflussraten, Temperaturen und weitere Daten aus der gesamten Anlage im Auge behalten. Alle Daten werden durch die PlantPAx-Steuerungen zeitgestempelt, was einerseits zur Datenintegrität beiträgt und es andererseits ermöglicht, Einträge nach Korrektur eines Netzwerkausfalls direkt in die SQL-Datenbank zu schreiben. Dank der SQX-Software kann die SQL-Datenbank den Steuerungen auch als E/A hinzugefügt werden.

Die PlantPAx-Software verarbeitet Signale aus Geräten. Statt jedes Signal aus einem Feldgerät aufzuzeichnen, meldet sie pro Berichtszeitraum aber nur die Minimal-, Maximal- und Durchschnittswerte, was die in der Datenbank zu protokollierenden Datenmengen verringert.

Die Zurkenntnisnahme von Alarmen wird mit Benutzername und Zeitstempel protokolliert. Einerseits schützt dies die Bediener davor, unberechtigterweise für das Ignorieren wichtiger Warnmeldungen verantwortlich gemacht zu werden, andererseits steigert es ihre Verantwortung. Insgesamt wird so die Anlagensicherheit verbessert, und das ganz besonders in der South Deep Gold Mine, wo Zyanid-Alarme und andere Sicherheitswarnungen kritische Indikatoren sind.

Erweiterte Berichtsfunktion

Der SQL-Server verfügt über verschiedene Berichtsservices, die umfangreiche Betriebs- und Produktionsberichte zur Überwachung der KPIs (Key Performance Indicators) für die Managementebene generieren und weiterleiten.

Die Berichte enthalten Informationen zur Menge des Erzes, das pro 12-Stunden-Schicht verarbeitet wurde.

Weitere Zahlen liefert ein Bericht zum Wasserverbrauch, der durch einen Durchflussmesser generiert wird, welcher die Durchflussraten pro Stunde zusammenrechnet. Berichte zu Schaltanlagen mit Mittelspannung bieten Informationen zu den verbrauchten Megawattstunden. Die KPIs lassen sich auch über eine webbasierte Seite überwachen, die den jeweiligen Anlagenstatus farblich darstellt.

Die Bergbaulösung mit PlantPAx sorgt durch standardisierte und intuitive Verriegelungsbeschreibungen und -Tags für weniger Komplexität im Betrieb. Gold Fields benötigt dadurch weniger hochqualifizierte Bediener, was dem Unternehmen angesichts der branchenweiten Knappheit an Fachkräften zugute kommt.

„Die Zentralisierung von Know-how sowie eine Verbesserung der Berichtsfunktionen und des Managements der Mine waren die Hauptziele dieses Projekts. Das neue Level an Anlagensteuerung wird uns dabei helfen, unseren Reagensverbrauch zu senken und das Ressourcenmanagement bezüglich Energie, Wasser und Fertigkeiten zu verbessern – und es wird uns auf dem richtigen Weg halten, führend im nachhaltigen Bergbau zu werden. Eines der Hauptziele von Gold Fields ist es, die Nachhaltigkeit durch Technologie und Innovation zu stärken.“ – Louis Oosthuizen, Unit Manager C&I, Gold Fields (South Deep Gold Mine)

Zukunft

Rockwell Automation entwickelt derzeit ein Untertage-Erzmanagementsystem für die South Deep Gold Mine, das in die Bergbaulösung integriert werden soll.

Zur weiteren Verbesserung der Berichterstellung vom Bediener über den Techniker bis in das Management plant Gold Fields einen Wechsel der noch in der Bergbaulösung verbliebenen Feldgeräte. Bei den in das zentrale Steuerungs- und Visualisierungssystem zu integrierenden Systemen handelt es sich um Schachtförderbänder, eine Kühlanlage, Kühler für große Luftmengen sowie verschiedene andere Verarbeitungssysteme.

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