Автоматизированное извлечение золота:АСУ ТП на объектах Олимпиадинского ГОКа

Чтобы повысить производительность и снизить эксплуатационные затраты на объектах Олимпиадинского ГОКа (Красноярский край), компания «Полюс» решила внедрить АСУ ТП на ЗИФ-1, 2, 3 и интегрировать ЛАСУ этих объектов в единую систему управления. Также одной из целей проекта стало создание централизованной системы видеонаблюдения. При реализации проекта были использованы программные продукты Wonderware (AVEVA). Интегратором выступило ООО «ПРОМТЕХ» (Москва).

Введение

Проект внедрения АСУ ТП на объектах ЗИФ-1, 2, 3 Олимпиадинского ГОКа развивается с 2013 г. Изначально был реализован на основе Wonderware System Platform 2012R2, в начале 2020 г. был обновлен до версии 2017. Выбору Wonderware способствовали положительный опыт использования других программных продуктов этого производителя заказчиком и то, что в штате компании «Полюс» состоят сертифицированные специалисты Wonderware.

Автоматизация процесса извлечения золота на базе ЗИФ-1, 2, 3 Олимпиадинского ГОКа охватывает основные технологические переделы: цеха ОРП-1…3, ГМО-1 ЗИФ-2, ГМО-2 ЗИФ-3, Сгущение-1…3, БИО-1…4, ДК-1, вспомогательные цеха КС-1, 2, цех РХПВ.

АСУ ТП этих объектов обеспечивает решение широкого круга задач:

Построение опорного сетевого кольца ВОЛС для обеспечения передачи данных подсегментов технологической (ПЛК) и терминальной (SCADA) сетей, а также сети видеонаблюдения.



Осуществление оперативного централизованного управления и контроля всеми существующими технологическими системами и комплексами ЗИФ-1, 2, 3.



Принятие оперативных решений на основе данных, поступающих от единой централизованной системы видеонаблюдения.



Повышение уровня информированности оперативно-технического и административно-управленческого персонала предприятия.



Непрерывный контроль исправности технологического оборудования и технологических сетей передачи данных.

В проекте используются следующие программные продукты, входящие в Wonderware System Platform 2017 Update 3:

Wonderware Galaxy Repository;



Wonderware Application Server;



Wonderware Historian Server;



Wonderware Historian Client;



Supervisory Client / InTouch for System Platform;



Wonderware InTouch Access Anywhere;



Wonderware Development Studio.



Концепция системы

АСУ ТП ЗИФ-1, 2, 3 выполнена на базе клиент-серверной резервируемой архитектуры в пределах локальных цехов. Локальные цеховые подсистемы объединены в общую сеть посредством использования кольцевой топологии ВОЛС. В качестве базового сетевого оборудования применены сетевые коммутаторы SIEMENS Scalance X324, X308-2M. Функционально многоуровневая АСУ ТП подразделена на подсистемы, которые мы рассмотрим далее.

Подсистема видеонаблюдения

Для оперативного контроля над технологическим процессом в цехах ЗИФ-1, 2, 3 установлены видео­камеры. Парк видеокамер представлен устройствами VIVOTEK, Axis и Beward.

Сбор и архивацию данных осуществляют локальные серверы видеонаблюдения, установленные в цехах БИО-1, 2, 3, БИО-4, ГМО-2 ЗИФ-3, ДК-1, Сгущение-4, ГМО-1 ЗИФ-2, ККД, Сгущение-3. Управление и конфигурирование системы осуществляется посредством программного обеспечения ExacqVision. Терминальный сервер видеонаблюдения выполняет функцию централизованного сервера видеонаблюдения — интегрирует потоки данных и предоставляет доступ к видео посредством веб-интерфейса из технологического и корпоративного подсегментов локальной сети Олимпиадинского ГОКа.

Подсистема сбора, обработки, визуализации и хранения данных

Подсистема сбора, обработки, визуализации и хранения данных обеспечивает сбор, отображение и хранение информации, получаемой со всех подсистем автоматизации.

Состоит из следующих технологических переделов:

Подсистема АСУ ТП цеха ОРП1, включает участки измельчения, скоростной флотации ОРП1.

Управляющими контроллерами на участке измельчения выступают узлы CPU Siemens S7-300, S7-1200, на участке скоростной флотации — узлы CPU Siemens S7-1500 (рис. 1).

Рис. 1. Управление на участке измельчения

Подсистема АСУ ТП цеха ОРП2, включает участки измельчения, гравитации, флотации, приготовления реагентов, скоростной флотации ОРП2, участок ДК-1.

В качестве управляющих контроллеров на обозначенных участках используются узлы CPU Siemens S7-300, S7-1200, на участке скоростной флотации — узлы CPU Siemens S7-1500.

Подсистема АСУ ТП цеха ОРП3, включает участки измельчения, гравитации, флотации, приготовления реагентов, сгущения, скоростной флотации ОРП3, участок ККД.

Управляющими контроллерами на обозначенных участках являются узлы CPU Siemens S7-300, S7-1200, на участке скоростной флотации — узлы CPU Siemens S7-300, S7-1500.

Подсистема АСУ ТП цехов БИО1, 2, 3, включает участки технологических биореакторов БИО-1, 2, 3, участок подготовки флотоконцентрата (УПФ), участок приготовления питательных солей (УППС), участок флотации ЗИФ-1.

Управляющими контроллерами на обозначенных участках выступают: узел CPU Siemens S7-300 — на участке флотации ЗИФ1, узел CPU Siemens S7-400 — на остальных участках.

Подсистема АСУ ТП цеха БИО4, включает участок технологических биореакторов БИО-4, участок приема и подачи серной кислоты, УППС, участок зумпфа окисленного флотоконцентрата.

Управляющим контроллером на обозначенных участках стал узел CPU Siemens S7-300 (рис. 2).

Рис. 2. Управление участками технологических биореакторов БИО-4, приема и подачи серной кислоты, приготовления питательных солей, зумпфа окисленного флотоконцентрата

Подсистема АСУ ТП цеха ГМО-1 ЗИФ-2, включает технологические линии (1…6) сорбционных колонн, а также систему аналитики и дозирования цианида ЛАСУ ТВЭЛЛ.

Управляющий контроллер на участках сорбционных колонн — узел CPU Siemens S7-300, система аналитики и дозирования управляется CPU Siemens S7-1500.

Подсистема АСУ ТП цеха ГМО-2 ЗИФ-3, включает технологические участки приема питания, окисления, сорбции-1, 2, фильтрации, десорбции, реактивации, доизвлечения, обезвреживания, гидрохимической доводки, термощелочной обработки, а также участок управления шнеко-трубчатой печью.

Управляющими контроллерами на обозначенных участках выступают узлы CPU Siemens S7-300 (рис. 3).

Рис. 3. Управление на технологических участках приема питания, окисления, сорбции-1, 2, фильтрации, десорбции, реактивации, доизвлечения, обезвреживания, гидрохимической доводки, термощелочной обработки, участок управления шнеко-трубчатой печью

Подсистема АСУ ТП цеха Сгущение-1, включает технологический участок насосной сгущения.

Управляющим контроллером на участке является узел CPU Siemens S7-300.

Подсистема АСУ ТП цеха Сгущение-2, включает технологический участок сгущения, ЛАСУ сгустителей поз. 80-1, 3.

Управляющими контроллерами на участке выступают узлы CPU Siemens S7-300.

Подсистема АСУ ТП цеха Сгущение-3, включает технологические участки сгущения, перекачки флотоконцентрата, оборотной воды.

Управляющим контроллером на обозначенных участках выступает узел CPU Siemens S7-300 (рис. 4).

Рис. 4. Управление на технологических участках сгущения, перекачки флотоконцентрата, оборотной воды

Подсистема АСУ ТП цеха КС-1, включает технологические участки ЛАСУ компрессоров SAMSUNG (12 шт.), вентиляции, участок ЛАСУ трехсекционной градирни.

Управляющим контроллером на участке вентиляции является узел CPU Siemens S7-300, ЛАСУ компрессоров управляют CPU Samsung NX700P, ЛАСУ градирни — CPU Siemens S7-400.

Подсистема АСУ ТП цеха КС-2, включает технологические участки ЛАСУ компрессоров Samsung (14 шт.) и вентиляции.

Управляющий контроллер на участке вентиляции — узел CPU Siemens S7-300, ЛАСУ компрессоров управляют CPU Samsung NX700P.

Подсистема АСУ ТП цеха РХПВ, включает технологический участок резервуаров хозяйственно-питьевой воды.

Управляющим контроллером на участке выступает узел CPU Siemens S7-300.

В состав подсистем, помимо основного технологического оборудования, входят ЛАСУ сторонних производителей. В подавляющем большинстве случаев управляющими контроллерами ЛАСУ стали CPU Siemens S7-300, S7-1200, S7-1500.

Для каждого передела, в дополнение к технологическим объектам, реализована диагностика комплекса технических средств и сигналов.

В пределах локального цеха функциональная схема АСУ ТП реализована следующим образом. Сбор данных с управляющих контроллеров производит пара резервируемых технологических серверов, выполняющих роли сервера сбора данных (DI Server) и сервера приложений (Application Server). Для повышения отказоустойчивости системы пары серверов установлены локально в цехах ОРП2, ОРП3, БИО-1, 2, 3, БИО-4, ГМО-1 ЗИФ-2, ГМО-2 ЗИФ-3, Сгущение-2, Сгущение-3, КС-1 и КС-2.

Локально в цехах развернуты АРМ операторов (рис. 5). Для повышения оперативности управления в дополнение к АРМ операторов на технологических переделах ОРП1, 2, 3, БИО-1, 2, 3 (Флотация ЗИФ-1), БИО-4, ГМО-2 ЗИФ-3 в цехах установлены операторские панели. На ОРП1, БИО-1, 2, 3 (Флотация ЗИФ-1), БИО-4 — операторские панели Siemens серии TP Comfort, на участках ОРП1, 2, 3, ГМО-2 ЗИФ-3, ДК-1 — промышленные панельные ПК B&R серий PC800, PC900 (функционально в системе выполняют роль АРМ оператора).

Рис. 5. Структура SCADA Wonderware 2017U3 SP1 P01

Таким образом, в случае возникновения сетевых проблем в кольце ВОЛС каждый технологический передел может функционировать автономно до устранения неисправности.

Функциональные узлы Galaxy Repository, сервер исторических данных Historian, АРМ разработчика, терминальный сервер, сервер времени реализованы в виде виртуальных машин на базе гипервизора VMWare vSphere в административном здании РГБ Олимпиадинского ГОКа.

Централизованное межцеховое взаимодействие объектов ЗИФ-1, 2, 3 осуществляется с привлечением средств оперативного управления начальника смены ЗИФ-1, 2, 3. К указанным средствам относятся два АРМ диспетчера, АРМ видеонаблюдения, а также видеостена (8 видеокубов: 6 — SCADA, 2 — видеонаблюдение) на базе Samsung LH55UDCPLBB/CI (рис. 6).

Рис. 6. Видеостена для централизованного межцехового взаимодействия

Реализация рассмотренной функциональной схемы верхнего уровня АСУ ТП подразумевает установку следующих компонентов ПО Wonderware System Platform:

Galaxy Repository;



сервер исторических данных Historian;



резервируемые технологические серверы (Application Server Runtime);



АРМ оператора/промышленный панельный ПК (InTouch Runtime + Historian Client);



АРМ разработчика (Application Server Development and Runtime + InTouch Development and Runtime + Historian Client);



терминальный сервер (InTouch Runtime + InTouch Access Anywhere + Historian Client).

Спецификация проекта была составлена совместно с системным интегратором «ПРОМТЕХ», имеющим статус Wonderware Certified System Platform. Все участники проекта прошли курсы обучения, проводимые компанией Klinkmann.

Благодаря проекту заказчик получил следующие технические преимущества:

повышение отказоустойчивости системы;



увеличение скорости обработки первичных данных, выдачи управляющих воздействий в технологический процесс (как следствие — повышение качества управления технологическим процессом);



снижение эксплуатационных расходов;



сокращение времени технического обслуживания и ремонта вследствие визуализации состояния технологического оборудования (экраны диагностики), статусов работы промышленных сетевых сегментов;



улучшение эргономики процессов оперативного управления и контроля;



повышение уровня информированности технологических и административных служб компании;



масштабируемость созданной системы — минимизацию времени создания и настройки новых узлов/компонентов SCADA-системы;



снижение временных затрат при корректировке/модернизации SCADA-проекта верхнего уровня за счет использования типовых решений разработки WSP;



создание источника первичных данных для MES;



создание централизованной системы видеонаблюдения объектов ЗИФ-1, 2, 3 Олимпиадинского ГОКа.

Источник: https://controlengrussia.com/asu-tp/olimpiadinskij-gok/