Предыстория
Уже более 85 лет ведет добычу золота в Казахстане предприятие «Казахалтын». За это время на разработках скопилось свыше 25 млн тонн техногенных минеральных отходов, содержащих золото — это забалансовые некондиционные руды и «хвосты», переработка которых ранее была нерентабельна или невозможна из-за отсутствия подходящей технологии извлечения.
В 2005 году компания разработала программу расширения производства и приняла решение о строительстве трех обогатительных фабрик, работающих по новым технологиям на старых освоенных площадках, «Аксу», «Жолымбет» и «Бестобе». На этих инновационных предприятиях планировался полный цикл переработки всех накопившихся отвалов: «Бестобе» и «Жолымбет» выдают насыщенный золотом уголь для дальнейшей доставки на «Аксу», где организованы элюирование, электролитическое извлечение золота и плавка до сплава Доре, что позволит обеспечить извлечение около 14 тонн чистого золота в течение трех-пяти лет.
Задача
Требовалось обеспечить современное решение по автоматизации, чтобы в будущем извлечь все выгоды цифровизации и экономически обоснованного управления предприятием.
Решение
Для создания интегрированных систем управления и электроснабжения был выбран системный интегратор «Силумин-Восток», имеющий большой опыт реализации подобных проектов на технике разных производителей. Проектирование АСУ производилось на оборудовании различных вендоров и спецификации были практически завершены, когда была предложена идея оценить эффект от применения более стройного решения на базе интегрированной архитектуры Rockwell Automation в единой сети EtherNet/IP. Причем сравнение шло как по цене, так и по получаемому функционалу оборудования. А поскольку строительство фабрик и внедрение этих систем шло практически одновременно, важными факторами были снижение объема инжиниринга, проводного монтажа и программирования, а также возможность задания любой логики шкафов управления электрическими нагрузками уже на этапе наладки.
В итоге была принята структура на базе интегрированной архитектуры Rockwell Automation, полностью реализованная на аппаратном и программном обеспечении Rockwell, которое позволяло бы следующим этапом реализовать концепцию единого предприятия.
Результатом такого решения является гибкая инфраструктура, объединяющая все аспекты управления:
- полевые датчики,
- распределение электроэнергии,
- интеллектуальное управление двигателями,
- панели операторов,
- управление цифровыми сетями EtherNet/IP,
- исторические сервера данных и т.д.
Был обеспечен стандартный функционал систем такого класса:
- управление процессом в реальном времени,
- поддержание необходимых режимов,
- технологические защиты и блокировки,
- архивация данных процесса,
- аварийная сигнализация и система сообщений,
- генерирование отчетной документации по запросу пользователя и в автоматическом режиме.
Вместе с тем, в предложенных решениях было множество системных преимуществ, позволивших доказать конкурентоспособность нового подхода при сравнении вариантов и эффективность для эксплуатации.
Например, электронное реле защиты E300 обеспечивает интеллектуальное управление электрическим присоединением, имеет встроенные дискретные входы-выходы, расширяемые по внутренней шине дополнительными дискретными и аналоговыми модулями, панелью управления и диагностической консолью. Два встроенных порта EtherNet/IP дают преимущество резервированной связи в кольцевой конфигурации DLR. E300 напрямую включается в трехфазные цепи до 200 ампер, поэтому по цене предпочтительнее конкурирующего прибора, для которого при токах уже более 60 А необходимы материалоёмкие трансформаторы тока.
Аналогичными возможностями обладают и поставленные преобразователи частоты PowerFlex 753 и 755: гибкая расширяемость входов-выходов, два порта EtherNet/IP для резервированного DLR-подключения, программирование из единого пакета разработчика Studio 5000, логика DeviceLogix, ADC — автоматическое восстановление конфигурации после замены, разнообразие режимов регулирования.
На контроллерном уровне на фабриках установлены ПЛК ControlLogix 5575 с распределенными устройствами связи с объектом типа PointIO. И те, и другие допускают горячую замену без снятия напряжения питания. Все устройства объединены между собой сетью Ethernet/IP в 4 кольца DLR, каждое из которых соответствует определенному участку производства. Кроме того, на фабрике Аксу для участка элюирования выделен отдельный резервированный контроллер; используется резервирование как нижнего, так и верхнего уровня системы.
На верхнем уровне реализована клиент-серверная архитектура: сервер приложений, архивный сервер, Web-сервер, инженерная станция разработчика и клиентские станции операторов. Для серверов используется среда виртуализации VMWare, развернутая на едином физическом сервере. В качестве SCADA-системы используется FactoryTalk View SE v. 9.0. Для сбора и хранения исторических данных используется ПО FT Historian SE, а ПО FT VantagePoint обеспечивает формирование отчетов.
Также особенностью проекта явилось и то, что компания «Силумин-Восток» впервые на территории СНГ использовала для ускоренной и совместной разработки программ в рабочих группах пакет ПО Application Code Manager (ACM). Это позволяет эффективно использовать библиотеки объектов процесса и размножать программный код с автоматической привязкой к модулям ввода-вывода.
Выводы
Резюмируя особенности использования продуктов Rockwell Automation, отметим, что конфигурирование всех сетевых устройств (ЧРП, реле защит) происходит централизованно — через контроллер Logix, и при замене любого устройства на аналогичное готовая конфигурация загружается в него автоматически, достаточно лишь указать IP-адрес. Это позволяет сократить время на разработку системы, ускорить процесс наладки нового оборудования, снизить количество обслуживающего персонала. Большую часть изменений можно вносить без перезагрузки ПЛК, т. е. без необходимости останавливать производственный процесс.
Системный интегратор «Силумин-Восток» успешно защитил проект перед экспертами «Казахалтын», доказав экономическую и техническую целесообразность такой комплектации проекта, и успешно провёл все работы по сборке, настройке шкафов и программированию системы.
В результате фабрики «Казахалтын» получили современные производительные системы автоматизации технологического процесса с возможностью дальнейшего масштабирования и интеграции на корпоративном уровне.
«Инвестиции в строительство новых фабрик составляют 102,5 млн долларов. Технологические процессы на новых ЗИФ автоматизированы и полностью вписываются в рамки «Индустрии 4.0», — отмечает Сергей Шульга, исполняющий обязанности главного энергетика «Казахалтын». — «Новые фабрики, введенные в эксплуатацию в 2018 году с готовыми системами единого предприятия, прокладывают нам путь к цифровизации производства с учетом современных требований рынка».
