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              進博會專題
              工業以太網

              羅克韋爾自動化:海拔5000米礦山的智慧開采

                2022年11月28日  

              潔白的雪山、青青的牧草、仿佛伸手就能觸碰到的澄澈天空,在世界屋脊西藏,高海拔地區獨有的風貌不僅帶給人們天人合一的美,同時在遼闊的凈土之下,還蘊藏著富饒的礦產資源。但是,雪域高原復雜的地形和高寒、低壓、低氧的惡劣環境,卻也為當地的礦產資源開發帶來了巨大的難度。

              礦產資源作為工業的 “ 糧食”,為科技發展提供了不竭的動力,而科技的進步也在重新定義礦業的開發模式。隨著自動化、數字化和智能化技術逐漸滲透到礦業全產業鏈的各環節,自動化操作、智能化管理和遠程控制等創新運維模式,正在大大降低高海拔地區礦山開采的安全風險和成本,并將效率和環保水平提升到一個新的臺階。

              在位于藏南的岡底斯群山中,隱藏著一座世界級銅礦,地處“眾山之王”,也讓它成為全球高海拔的露天礦場的重要代表。某礦業集團承擔著這一巨型礦藏的開發工作。作為全球礦業市場的重要參與者,該集團致力于打造“綠色高技術超一流國際礦業集團”,以優質礦物原料為中國及全球經濟增長助力。針對該銅礦儲量大、品位低、海拔高的三大特點,該集團希望與領先的自動化、數字化和智能化技術伙伴合作,加快新興技術與生產運營管理體系的深度融合,打造世界級規模的大型綠色智慧礦山。

              挑戰

              為了更好地開發利用這一世界屋脊上的巨型礦藏,該礦業集團制定了三期項目規劃,項目一期工程處理量為15萬噸/天,二期工程將增擴至50萬噸/天,最終有望實現年采選礦石量約2億噸規模,成為全球采選規模最大的銅礦山。

              作為中國最大斑巖型銅礦,該銅礦地處4600~5400米高海拔地區,面對冰天雪地、高寒低壓低氧的惡劣環境,想要建設這座高海拔超大型礦山,實現低品位銅資源的大規模開發,該礦業集團及其合作伙伴都面臨著巨大挑戰。

              由于礦區地處高海拔地區且環境偏遠,礦區運營維護成本較高。在項目設計之初,該集團就希望通過引入高水平的自動化、數字化和智能化技術,實現無人化和少人化運維,并要求系統和產品具備高可靠性。然而,傳統的 DCS 系統往往需要采用大量的外置總線網關,總線通信方式不穩定,且網絡不統一,擴展性差。同時,傳統上位機架構也存在著維護難、故障高、安全性低等問題。

              此外,該項目在建設期就將生態保護放在首位,力求打造低碳排放、低能耗的超大型礦山。但傳統 DCS 系統的廠內服務器眾多,能耗高且不方便維護,難以滿足項目的節能環保要求。為此,該集團希望引入更先進的 DCS 解決方案,全面提升礦區自動化、信息化和智能化水平,實現安全、穩定、節能、環保、高效的生產運營目標。

              解決方案

              憑借在全球高海拔地區豐富的應用經驗和先進的自動化、數字化產品組合,羅克韋爾自動化獲得了該礦業集團的信任和青睞。針對該銅礦約17000點的超大控制規模,以及對系統可靠性、可用性、安全性及低能耗等方面的高要求,羅克韋爾自動化為其量身定制了基于全廠融合以太網架構設計的現代 DCS 解決方案,包括 PlantPAx5.0 分布式控制系統 (DCS)、工業數據中心 (IDC) 和 ThinManager 瘦客戶端等系統和產品,通過全廠數據的無縫共享,真正實現生產運維的數字化和可視化。

              基于該銅礦項目生產規模大、多系列并行等特點,方案按生產系列分別設置獨立控制站,包括4套磨浮冗余控制站、2套再磨冗余控制站、1套頑石破碎冗余控制站、1套精尾冗余控制站、1套磨浮配套設施冗余控制站,共計9套冗余控制站。

              此外,尾礦庫區域控制系統按照功能、位置和相對距離,分為22個 PLC 控制站。無論在上位軟件、車間層網絡、現場設備層網絡,還是從現場控制站等方面,都實現不同層面的冗余度,極大地提高了系統的可靠性和可用性。其中,PlantPAx5.0 具備高可靠的冗余架構,能有效提高系統的可用性,且主要元器件均可達到百萬小時的平均無故障工作時間 (MTBF)。

              作為高性能全站點級解決方案,PlantPAx5.0 系統功能適用范圍更廣且可擴展,為該銅礦建設了高可靠性、高網絡安全性和通信高效性的現代化礦山 DCS 系統。

              基于虛擬化技術的工業數據中心 (IDC) 則能夠集中存儲實現磁盤共享,通過增加隔離區域,解決了硬件、操作系統、軟件間的依存關系,大大優化了服務器資源,降低能耗,延長軟件生命周期,全面提升系統的可用性,同時降低了后期運營IT維護工作量。

              ThinManager 瘦客戶端的引入進一步打破工廠內的信息孤島,其集中化的內容管理和強大的可視化和身份驗證功能簡化了所有設備和用戶的管理,全面提高了系統的靈活性、安全性和可靠性。通過實現虛擬化和移動化技術,管理和維護人員可以隨時隨地查看工廠的實時數據,有效提升了操作效率和遠程作業率,大大降低了高海拔礦區的管理和維護成本。

              效果

              高山綠草、格?;?、油菜花競相凌寒綻放,僅僅歷時一年多的時間,該銅礦一期工程即建成投產,年產銅約16萬噸,樹立了高原綠色礦山建設的新標桿。隨著全球新能源革命對銅需求量的穩步攀升,該項目將為提高國內銅資源安全保駕護航。

              羅克韋爾自動化通過打造基于 PlantPAx5.0 分布式控制系統 (DCS)、工業數據中心 (IDC)和 ThinManager 瘦客戶端的創新數字化解決方案,顛覆了 DCS 系統結合服務器的傳統自動化控制架構,引領了礦山行業自動化、數字化的新變革。在羅克韋爾自動化的賦能下,該銅礦的網絡穩定性提升了30%,系統操作效率提升了20%,人力成本降低了20%,遠程作業率提升了50%,全面實現“綠色礦山”、“安全礦山”、“和諧礦山”、“富民礦山”和“智慧礦山”的建設目標。

              當前,實現全面數字化轉型,建設綠色、安全、智能、高效、可持續發展的智慧礦山,已經成為礦業發展的必然需求和趨勢。該銅礦的成功投產正是中國礦業加快轉型升級的一個縮影。

              作為智能制造的引領者,羅克韋爾自動化將繼續依托領先的自動化、數字化和智能化技術,助力礦山企業革新礦山技術和設備開發模式,推動企業發展的質量變革和效率變革,讓更多礦山煥發智慧、綠色活力。

              (來源:羅克韋爾自動化)

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