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冶炼厂案例实证:不升级老化控制系统将付出高昂代价

全球第四大锌生产商的每小时计划外停机成本高达 10 万美元,这使他们面临运营和财务风险。

从矿石的其他矿物和材料中提取和分离纯锌并不容易,但如果您的传统控制系统缺少备件、技术资源有限且没有通信能力,那就更难了。

这些是 Nexa Resources 公司位于秘鲁利马附近的锌冶炼厂面临的一些技术难题。其大部分过程控制设备和自动化技术已有 15 到 20 年历史,其中有许多过时部件需要备件和专业技能维护,这些资源不是无法获得,就是费用高昂。

根据 Nexa Resources 高级自动化工程师 Daniel Izarra 的说法,获得部分备件的成本就几乎占到项目总成本的 50%。

Nexa 采用一种混合控制系统,其中 50% 的部件来自罗克韦尔自动化,另外 50% 的部件来自另一家 DCS 制造商。除了面临报废风险外,他们原先还为各套控制系统配备了连接服务器却无法相互通信,并且只能允许在一个 HMI屏幕 上通过 60 种不同的操作员画面显示 1700 多个信号。

Nexa 原来还采用了两种不同的工程师站,无论是培训用户、保留两种工程站的专业知识还是寻找相关备件都难度不小。这表示预防性维护并非可行方案。

克服不兼容性

面对这些挑战,Nexa 显然需要用现代技术取代不兼容的控制系统,同时不能影响到生产运营。完成移植所需的停运时间限制为每周 不超过2 小时且每月不超过 4 小时。

在如此紧张的时间框架下,他们需要利用过时的系统图纸和有限的技术资源进行摸索。操作员和冶炼厂员工非常熟悉旧式控制器,担心系统接线和程序的变更可能导致生产过程失效。

Izarra 在报告中提到 Nexa 决定以原有的 ControlLogix® 和 CompactLogix™ 扩展系统为基础开展移植,并将其剩余的过程控制器集成到一个统一的 PlantPAx® 分布式控制系统中。

项目范围包括用冗余以太网升级通信网络、更新工作站和服务器、安装两个远程 I/O (RIO) 机柜以及加入冗余 CPU。他们仍可使用原有的 ControlNet 协议。

Izarra 解释道,移植项目为期两个月,需要尽可能降低风险和进行最优的时间规划。为此,他和他的团队事先确定了冶炼厂的信号、接线和端子块,并在每周 2 小时 / 每月 4 小时的时间框架下精细安排工厂停运。

此外,他们还在现有的控制室中开展预演,与 Nexa 的技术人员一起执行工厂验收测试 (FAT),初步连接新的罗克韦尔自动化平台,并移植各功能区的控制回路。

他们让新旧控制系统并行运行了 2 到 3 个月,以便员工逐步熟悉新的解决方案,并共享反馈信息。他们从非关键回路和信号开始,依次为每台泵机执行移植。通过预先识别信号和接线,他们能够在设备运行时完成大部分移植工作,因此他们不必完全依赖工厂停运。

 

实现优化

随着控制系统完成移植和升级,Nexa 实现了多项改进,包括:

  • 湿法冶金应用控制系统的可靠性达到 100%
  • 因DCS系统停机导致的安全事故降至零
  • 获得技术支持
  • 冶炼厂拥有所需的备件
  • 移植后的系统集成能力的增强,使成本保持在低水平

Nexa 认为,以下因素对于棕地移植项目取得成功至关重要:

  • 精细的调度安排
  • 操作员和维护人员从项目一开始就参与其中,在所有关键区域不断沟通和协调工作,以便顺利规划、控制和执行此类项目
  • 为避免干预过程中出现延误,必须对技术文档进行验证
  • 开始移植之前,应制定应急计划并将其分发给各区域

本文依据出自《Control》杂志的一篇文章撰写。


Jim Montague
Jim Montague
Executive Editor, Control
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