Gold Fields 選用全新採礦解決方案降低控制系統風險

Gold Fields 降低控制系統風險

挑戰

  • 整合所有現有的現場系統與新的礦石處理系統,更快作出更明智的商業決策,協助礦場達成長期的永續性目標,降低意外停機時間的風險

解決方案

結果

  • 針對預先定義的 KPI 提供全面性廠房視覺化和回報功能
  • 集中製程控制
  • 更明智的商業決策
  • 改善功能
  • 減少向下不相容的風險

無縫整合現場裝置、控制、視覺化、報告與效能監控,幫助 South Deep Gold Mine 提升效率

背景

Gold Fields Limited 在南非、迦納、秘魯和澳洲擁有和經營 12 座金礦,每年生產大約 210 萬等重盎司的黃金。Gold Fields 在南非證券交易所 (JSE) 和紐約證券交易所 (NYSE) 均有掛牌上市,全球員工約有 50,000 人。

Gold Field 在南非唯一營運中的礦場 South Deep Gold Mine 位在約翰尼斯堡西南方 45 公里處,其包含兩個轉軸系統和一間中央煉金廠。

此專案需將 Rockwell Automation 融入到 Gold Fields 的長期展望之中:「成為永續金礦的全球領導者」,同時此專案也是南非最重大的成長專案。

挑戰

South Deep Mine 的煉金廠於 2011/2012 年進行過升級,提高其產量,包括加入第二個球磨機迴路、一個卵石壓碎迴路、一個額外的沉澱器、四個浸出槽和一個額外的溶析柱。

此控制系統亦有助於確保以分散式控制系統為基礎的系統在標準化和單一標籤資料庫方面一致的高功能標準

為了更有效管理整個升級廠房的試劑、能源和用水量,同時改善尾礦的品質,South Deep Mine 需要一次完整的控制與保護系統升級,整合所有現有的現場系統與新的礦石處理系統,允許從管理層級作出更快更明智的商業決策,幫助礦廠達成長期的永續性目標。

Gold Fields 也需要透過控制系統降低意外停機的風險,且要將所有的現場裝置、廠房控制、視覺化、報告和整體效能監控整合到單一簡化系統上,系統還要能在日後廠房升級時予以擴充。

煉金廠原先採用 Rockwell Automation RSView®32 元件型人機介面和 L62 控制器來進行製程監控與控制,其需要更多自訂:所有的 I/O、互鎖、序列,和其他需要重新評估以消除整個新控制系統非必要複雜性的日常製程。

解決方案

煉金廠從 2001 年開始運行 Rockwell Automation 的技術,之後 Gold Fields 直接委任 Rockwell Automation 進行控制系統的升級。Rockwell Automation 經由 EPCM 承包商參與 South Deep Gold Mine 新處理系統的專案,這兩個專案的最高目標都是建立一個全整合式的控制、視覺化和報告系統。

使用 PlantPAx 的礦業解決方案

使用 PlantPAx® 的礦業解決方案運用數十年在礦業領域的專業知識,形成一個高標準化、生命週期受到管理且容易試運轉的解決方案,其功能包括可降低控制系統的風險、改善診斷與報告功能,還能降低全系統的複雜度。

PlantPAx 經過更多量身自訂,符合成本效益,可取代傳統 DCS 型 (分散式控制系統) 解決方案,可提供更多的彈性、受管理的礦業專用標準,以及減少試運轉的時間和成本。此控制系統亦有助於確保以分散式控制系統為基礎的系統在標準化和單一標籤資料庫方面一致的高功能標準。

全系統實作

解決方案包含了 PlantPAx 控制器平台,可設定為緩衝最多 1,000 筆時間戳記資料項目 (廠房記錄、事件和警報),即使網路故障也能提供不中斷的資料記錄。

為了完整視覺化廠房製程,將採用伺服器-用戶端架構的 PlantPAx 視覺化軟體整合到系統內。同時也整合 PlantPAx 所授權的 ViewTool,方便用戶端直接存取控制器,如此便不需要通過伺服器的路徑。

Gold Fields 得到使用 PlantPAx 系統的礦業解決方案後,廠房控制、視覺化和報告功能均獲得改善

安裝並設定內建報告功能的 Microsoft SQL,用於記錄所有的廠房記錄、事件和警報。同時也安裝了礦業解決方案授權的軟體 SQX,以方便控制器直接填入 SQL。

Rockwell Automation 工程師另外建立了特殊的介面,以支援第三方的現場裝置,像是變頻器和儀器等。

最後更換完成於 2012 年 11 月。

結果

Gold Fields 得到使用 PlantPAx 系統的礦業解決方案後,廠房控制、視覺化和報告功能均獲得改善。

礦業解決方案的標準化和受到完整管理的資料記錄,讓使用者能即時取得單一高準確度的廠房狀態。

設定使用 SQL 來記錄歷程、事件和警報,使用者便能遵照趨勢、追蹤特定終端使用者的個別項目,以及追蹤類比和數位輸入,像是流速、溫度和整個廠房內的各種其他輸入。所有資料均由 PlantPAx 控制器加上時間戳記,有助於確保資料完整度,讓項目能在網路故障修正後準確插入到 SQL 內。此外,因為加入了 SQX 軟體,SQL 資料庫也能加入做為控制器的 I/O。

PlantPAx 軟體可處理來自儀器的訊號,且只在報告週期時報告最小值、最大值和平均值,以將記錄到資料庫的資料量降到最低,而不是記錄來自現場裝置的每個訊號。

警報確認會加上使用者和時間戳記並加以記錄,藉此保護操作員,以免其因為忽略關鍵警報而受到責難,且同時還能改善職責劃分,進而改善廠房整體安全性,尤其是像 South Deep Gold Mine 這類氰化物處理警報和其他安全警報為高度關鍵指標的地點。

進階報告

SQL 內建一系列的報告服務,可產生及轉寄完整的營運和生產報告給管理階層,以供企業監控關鍵績效指標 (KPI)。

報告中還包含每個 12 小時班次內所處理的礦石量。

其他數據還包括流量計所產生的用水量報告,其將每小時的流速加總,另外 MV 配電設備報告則提供關於使用的每小時百萬瓦數等資訊。此外,KPI 也能從網頁上監控,用顏色表示廠房的狀態。

使用 PlantPAx 的礦業解決方案可除去不必要的營運複雜度,因為互鎖說明和標籤均經過標準化,直觀易懂。複雜度降低,代表 Gold Fields 不需要太多擁有高度技巧的操作員,能解決業界常發生適用技能短缺的問題。

「集中知識、微調報告功能、改善整個礦場的管理功能,是這個專案的主要目標。這個程度的廠房控制可幫助我們改善試劑的消耗量,強化包括能源、水和技能等資源的管理,讓我們繼續保持,直到成為永續礦業的領導者。Gold Fields 的主要目標之一,就是利用技術和創新功能改善永續性。」- Gold Fields (South Deep Gold Mine) C&I 部門經理 Louis Oosthuizen

未來展望

Rockwell Automation 目前正在為 South Deep Gold Mine 設計地下的礦石管理系統,以跟礦業解決方案整合。

為了進一步改善從操作員到技師,再到管理階層的報告功能,Gold Fields 計畫將剩餘的一系列現場裝置更換為礦業解決方案。要包含在中央控制與視覺化系統內的系統有軸輸送帶、冷凍廠、大型空氣冷卻器,還有許多其他的處理系統。

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