Gold Fields 利用新的采矿解决方案降低控制系统风险

Gold Fields 降低控制系统风险

挑战

  • 将所有现有现场系统与新的矿石加工系统相集成,以便更快地作出更明智的业务决策,帮助该矿厂实现长期的可持续性目标,并降低发生意外停机的风险

解决方案

成果

  • 全面的工厂可视化以及根据预定义的关键绩效指标进行报告
  • 集中化过程控制
  • 业务决策更加明智
  • 功能得到改善
  • 最大限度地减小向后不兼容的风险

现场设备、控制、可视化、报告和性能监控的无缝集成,帮助 South Deep 金矿提高了效率

背景

Gold Fields Limited 在南非、加纳、秘鲁和澳大利亚拥有并经营着 12 个金矿,每年生产的黄金大约为 210 万盎司当量。Gold Fields 同时在约翰内斯堡证券交易所 (JSE) 和纽约证券交易所 (NYSE) 上市,全球员工大约有 50,000 人。

South Deep 金矿是 Gold Field 在南非经营的唯一矿厂。它位于约翰内斯堡的西南部 45 公里处,包含两个竖井系统和一个中心冶炼厂。

这个涉及 Rockwell Automation 的项目属于 Gold Fields 的长期愿景:“在可持续开采金矿领域成为全球领导者”,并且成为南非增长最快的项目。

挑战

2011 年至 2012 年,South Deep Mine 的冶炼厂进行了升级,以提高其生产量。升级过程安装了第二条球磨机电路、一条卵石粉碎机电路、第二台增稠器、四个浸出槽和一个额外的洗提塔。

此控制系统还有助于确保基于 DCS 的系统在标准化和单一标签数据库方面达到同样的、卓越的功能标准

为了更好地管理升级后的整个工厂中的试剂、能源和水的使用情况,同时提高尾矿的质量,South Deep Mine 需要对控制和报告系统进行全面升级,将所有现有现场系统与新的矿石加工系统集成起来。这就需要管理层做出更快、更明智的业务决策,帮助矿厂实现其长期可持续目标。

Gold Fields 还需要使用控制系统降低发生意外停机的风险,该控制系统需要能够无缝地将所有现场设备、工厂控制、可视化、报告和整体性能监控集成到一个简化的系统中,而该系统在今后的工厂升级过程中也可以扩展。

该冶炼厂最初基于 Rockwell Automation RSView®32 的以组件为基础的 HMI 和 L62 控制器进行过程监控。这需要进一步地优化:需要重新评估所有 I/O、互锁、序列和其他过程例程,以消除整个新控制系统中不必要的复杂性。

解决方案

该冶炼厂于 2001 年就开始采用 Rockwell Automation 技术,因此 Gold Fields 直接委托 Rockwell Automation 来执行控制系统升级。Rockwell Automation 通过 South Deep 金矿的一家 EPCM 承包商来参与开发新的加工系统。这两个项目最终需要开发一个统一的、完全集成的控制、可视化和报告系统。

使用 PlantPAx 的采矿解决方案

使用 PlantPAx® 的采矿解决方案是以几十年来积累的采矿领域的专门知识为基础的,它已经正式形成了一个高度标准化、具有生命周期管理且可轻松调试的解决方案,能够减少控制系统风险、提高诊断和报告能力并降低整个系统的复杂性。

PlantPAx 能够替代传统的基于 DCS(分布式控制系统)的解决方案,具有更高的定制性且更经济实用。它具有更高的灵活性和易管理的特定于采矿行业的标准,且可缩短调试时间并削减成本。此控制系统还有助于确保基于 DCS 的系统在标准化和单一标签数据库方面达到同样的、卓越的功能标准。

在整个系统范围内实施

此解决方案包含一个 PlantPAx 控制器平台,配置为可缓冲高达 1,000 条带有时间戳的数据条目(工厂历史记录、事件和报警),以便在网络出现故障时确保数据记录不间断。

为了使工厂的各个过程全面实现可视化,在系统中植入了基于服务器-客户端架构的 PlantPAx 可视化软件。此外还融合了 ViewTools(已向 PlantPAx 授予许可证),使客户端无需通过服务器便可直接访问控制器。

借助使用 PlantPAx 系统的采矿解决方案,Gold Fields 成功改善了工厂控制、可视化和报告功能。

该公司安装了具有内置报告服务的 Microsoft SQL,并将其配置为记录所有工厂历史记录、事件和报警。此外,还安装了采矿解决方案的许可软件 SQX,以允许控制器直接填充 SQL。

Rockwell Automation 工程师进一步创建了独特的界面,以支持第三方现场设备,如变频器和检测仪器。

最终的转换于 2012 年 11 月完成。

成果

借助使用 PlantPAx 系统的采矿解决方案,Gold Fields 成功改善了工厂控制、可视化和报告功能。

标准化和全面管理的数据记录,使采矿解决方案能够向用户实时提供统一的、高度准确的工厂状态。

将 SQL 配置为记录历史记录、事件和报警后,用户可以追随趋势、跟踪特定最终用户的单个条目,并记录模拟量和数字量输入内容,如来自整个工厂的流速、温度和各种其他输入内容。所有数据都带有 PlantPAx 控制器添加的时间戳,这有助于确保数据完整性,同时允许在解决网络故障后将条目准确输入到 SQL 中。此外,通过添加 SQX 软件,可将 SQL 数据库作为 I/O 添加到控制器中。

PlantPAx 软件可处理仪表发出的信号,并仅报告每个报告周期中的最小值、最大值和平均值,与记录来自现场设备的每一个信号相比,这样可以最大限度地减少记录到数据库中的数据量。

在用户确认报警时,系统将加上用户和时间戳并予以记录,这将保护操作员不会因忽视重要警告而受到责备,同时还可完善问责制度。这可以提高整个工厂的安全性,尤其是在氰化物报警和其他安全警告属于关键指标的 South Deep 金矿。

先进的报告功能

SQL 中植入了一系列报告服务,这可以生成并向管理层传输全面的运营和生产报告,以便公司监控关键绩效指标 (KPI)。

报告包含关于在每个 12 小时的班次中加工的矿石量的信息。

其他数字包括流量计(计算每小时流速)生成的耗水量报告,而中压开关柜报告提供关于用电量的信息。还可以通过 Web 网页(用不同颜色指示不同工厂状态)监控关键绩效指标。

使用 PlantPAx 的采矿解决方案可以消除不必要的运营复杂性,因为互锁描述和标签经过标准化,直观易懂。复杂性的降低意味着 Gold Fields 不需要那么多高技能操作员,这就解决了适用技能短缺这个普遍的行业问题。

“重点掌握行业知识、增强报告功能并改善整个矿厂的管理是此项目的主要推动因素。这种程度的工厂控制将帮助我们改善试剂消耗情况,并改进资源管理(包括能源、水和技能),使我们成为可持续采矿领域的领先企业。Gold Fields 的一个主要目标是通过技术和创新来提高可持续性。”— Gold Fields(South Deep 金矿)C&I 部门经理 Louis Oosthuizen

未来

Rockwell Automation 当前正在为 South Deep 金矿设计一个地下矿石管理系统,以便与采矿解决方案集成。

为了进一步改善从操作员到技术员再到管理层的报告流程,Gold Fields 计划换掉剩余的一系列现场设备,换用采矿解决方案。要添加到中央控制和可视化系统的系统包括滚轴传送带、冷藏室车间、批量空气冷却器以及各种其他处理系统。

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