製程自動化系統簡化生產

背景

近來筆記型電腦、平板電腦及智慧型手機等行動裝置掀起熱潮，讓各界對裝置之中負責運作必要元件的供應商產生全新看法。例如液晶螢幕影像與喇叭技術，是由地底開採的稀土元素所實現。

其中許多元素是由中國進口，而美國政府最近則敦促增加美國國內的稀土供應量。

為了回應這項契機，一家全球主要的稀土及金屬產品製造商，併購了一座位於加州的設施，目標是將其轉換為最先進的採礦及加工營運場所。此項大型專案金額高達 10 億美元，涵蓋 14 座建物，需要在各個設施之間採用標準化的共同控制系統。

這座設施由全球最大且蘊藏最豐富的稀土礦場之一開採礦石。礦石開採後，會在現場壓碎、研磨與集中，然後進行化學處理，移除任何雜質。重和輕的稀土元素將在 Mountain Pass 或其他下游設施進行集中、處理及分離。

其他現場設施包括熱電廠，以及氯鹼設施，將生產的廢水轉換為分離製程之中使用的化學試劑。此外膏狀尾礦廠則由非稀土尾礦之中移除水份，將水份回收，而尾礦則轉換為低濕度材料，避免元素釋放進入環境之中。

升級後設施所開採及處理的稀土元素，用於智慧型手機、電動車、風力渦輪機及軍事引導系統磁鐵，以及無數的其他產品。

挑戰

其中的挑戰在於要工程設計、採購及興建相同的全廠製程控制系統，涵蓋八家不同製程工程公司設計的 14 座獨立製程建物。

公司希望採用同質的平台解決方案，搭配自動化主計畫，讓每家工程公司在整個實作期間加以遵循確保成功。計畫需要定義系統遷移程序，以及軟硬體、IT 基礎架構、面板、安全、儀表和配線等項目的標準。

解決方案

Thermo Systems LLC 為 Rockwell Automation PartnerNetwork^™ 計畫的解決方案合作夥伴，獲選建立自動化主計畫，並與其他工程企業協作領導實作。Thermo Systems 建立團隊，由 25 位現場工程師組成，其中包括 Rockwell Automation 工程師，以及合作夥伴系統整合商的工程師。工程師共分為五個團隊，在整個專案期間 24 小時全年無休。

Thermo Systems 主計畫是以實作由 Rockwell Automation 供應的製程控制系統為基礎，其中採用 Allen Bradley^® ControlLogix^® 控制器。

Thermo Systems 執行長 David Musto 表示：「新系統讓我們能夠建構個別區域處理單元，然後於建構完成時將其加入程序環之中。我們也需要結合備援及非備援系統，用於磨合廠商應用。」

Thermo Systems 為了提升透明度，掌握所有層面的礦石處理及精鍊作業，在 74 座遠端人機介面 (HMI) 終端機打造標準化監控功能，操作員可即時接收診斷及更新資訊。

Musto 表示：「我們避免開發傳統控制室，而是將作業置於工廠層級。人機介面是完美的解決方案，可讓操作員在設施四處移動，而不是侷限在控制室內部。」

解決方案整合變頻器及數百個定速馬達，於標準 I/O 架構及面板運作。

部署速度及易於維護，是推動系統設計的因素。採礦公司及 Thermo Systems 選擇單一端對端 Rockwell Automation 解決方案，在共同平台完全整合安裝磨合設備的工廠及電氣製造系統。

自動化主計畫也發佈系統遠端 I/O 的標準，以達到最佳的裝置連線能力。電源供應器及通訊網路設計採用多層備援，可在 22,500 個固線 I/O 連線點避免系統停機時間。

備援 Cisco 核心層級交換器也置於備援光纖環的重要策略地點，進入單一製程控制系統。

結果

控制系統實作之後，對採礦公司提供多項效益。

Musto 表示：「這項專案成功可歸功於三項關鍵要素：計畫、產品及人員。我們使用 Rockwell Automation 解決方案建立主計畫，因為我們知道這項解決方案能夠提供所需成果。我們也利用與 Rockwell Automation 的關鍵合作關係，確保輕鬆實作及可靠支援。」

單一同質平台可減少實作費用，以及公司少數人員所需的訓練。平台目前完全由公司人員維護，進一步降低維護成本。

解決方案讓採礦公司擁有彈性，在未來擴展營運，並選擇符合需求的服務供應商，不必受限於特定的系統整合商。

專案利用與 Rockwell Automation 的合作關係，實現積極的時程里程碑，而整個專案於原始時間點內完成。

公司為了達到最佳化產量及因應生產目標，已經擬定持續的製程強化目標，而 Thermo Systems 則與公司合作，依據需求執行持續系統更新。