Các hoạt động khai thác quặng sắt tại mỏ mới nhất ở Nam Phi

Giám sát các quá trình xử lý mới trong mỏ và cơ sở hạ tầng sản xuất.

Thực hiện theo dõi giám sát trong một dự án lớn có ảnh hưởng tới môi trường, từ lúc sơ khai chỉ là một mỏ quặng sắt lớn trong lòng đất.
Các giải pháp và sản phẩm
• Wonderware ActiveFactory
• Wonderware InTouch HMI
• Wonderware System Platform

– Xác định và thực thi các tiêu chuẩn nghĩa là nỗ lực giảm thiểu kỹ thuật được đưa vào trong các giai đoạn mở rộng dự án mỏ.

– Công nghệ ArchestrA cung cấp môi trường phát triển cho nhiều người cùng thực hiện, cho phép các kỹ sư tập trung vào các ứng dụng phức tạp hơn so với các các hoạt động cấp thấp.

Johannesburg, Nam Phi – Assmang Limited là một công ty ở Nam Phi cung cấp nguyên liệu thô tới các nhà máy thép, hợp kim trên toàn thế giới. Hầu hết nhóm sản phẩm được xuất khẩu tới Viễn Đông, châu Âu và Hoa Kỳ. 

Công ty bắt nguồn từ tên Associated Manganese Mines of Sounth Africa Limited, và đổi tên thành Assmang Limited từ năm 2001. Assamang là một công ty có quyền sở hữu bằng với African Rainbow Minerals và Assore, hiện nay công ty có 3 cấp độ cấu trúc điều hành để xử lý 3 mặt hàng là quặng crom, mangan và sắt.

Mỏ quặng sắt Khumani được năm ở phía nam tỉnh Cape của Nam Phi, gần với Sishen. Mỏ quặng sắt Khurmani của công ty Assmang là một mỏ được cam kết đầy triển vọng theo bất kỳ cách định nghĩa nào. Mỏ được xây dựng hoàn tất chỉ trong 2 năm, nền tảng lúc đầu chỉ là cát ở Kalahari, Khurmani đang thực hiện rất tốt trên con đường trở thành một nhà cung cấp, sản xuất kim loại chính và trên thị trường cạnh tranh toàn cầu.

Mỏ khoáng sản Khumani là một trong những nguồn quặng sắt lớn tốt nhất nước cả về chất lượng và số lượng. Căn cứ vào trữ lượng hiện tại, một mỏ mới có thể sản xuất ra 8.4 triệu tấn mỗi năm sẽ có một sự dưa thừa trong khoảng 40 năm và gấp đôi công suất đó, dư thừa trong khoảng 25 năm.

Theo bất kỳ một tiêu chuẩn nào, thì mỏ Khumani cũng là một hoạt động khổng lồ. Bắt đầu từ tháng 6 năm 2006 với số vốn là 4 tỷ Rand, công trình được xây dựng với trên 60,000 mét khối bê-tông, 10,000 tấn thép, 3,250 tấn tấm lợp và 650 km thiết bị và cáp điện, tất cả kết hợp với nhau tạo thành một mỏ quặng sắt lớn chỉ trong vòng 2 năm.

Dự án mỏ Khumani được thực hiện qua hai giai đoạn:

• Giai đoạn 1 được hoàn thành vào tháng 9 năm 2008 và sẽ có công suất là 8.4 triệu tấn quặng sắt mỗi năm. Giai đoạn 1a, được hoàn thành tháng 12 năm 2008, sẽ có công suất là 10 triệu tấn mỗi năm.

• Giai đoạn 2 sẽ có một quá trình sản xuất ở mức 16 triệu tấn và dự kiến hoàn thành cuối năm 2010 / hoặc đầu năm 2011.

• Một khả năng là sẽ mở rộng lên mức 22 triệu tấn mỗi năm hiện nay đang ở giai đoạn nghiên cứu khả khi.

Quặng sắt được khai thác từ hàng loạt các hố mở bằng cách khoan và nổ mìn thông thường trước khi được trất lên xe tải để kéo về các máy nghiền sơ cấp và thứ cấp. Từ đây, quặng được chuyển bằng băng truyền tới kho dự trữ ở trước cửa nhà máy tạo ra lợi nhuận. Quặng ra khỏi mỏ được dự trữ trên các tấm trộn phân theo hai loại “đồng cấp” và “phi cấp”.

Quặng đồng cấp được nghiền, rửa sạch và được phân theo 4 loại kích cỡ. Quặng phi cấp thông qua một quá trình nghiền, rửa sạch và sàng lọc, theo một khuôn của nhà máy tạo ra lợi nhuận để phù hợp với các thành phần hóa học với các tiêu chuẩn kỹ thuật của khách hàng. 

Có 8 máy phân tích trực tuyến sẽ được đặt tại những vị trí quan trọng trong nhà máy để giám sát các thành phần hóa học của quặng theo thời gian thực, vì vậy ngay lập tức hành động khắc phục hâu quả sẽ được thực hiện nếu có bất kỳ sự lệch lạc nào của quặng từ yêu cầu cấp hóa chất. Sản phẩm được dự trữ trước một trạm tải nhanh chóng, cái mà có công suất lên đến tải 342 x 100-tấn wagon trong vòng 8 giờ đồng hồ – nghĩa là sẽ có 100-tấn wagon trong vòng 90 giây. Từ đây, sản phẩm sẽ được tải bằng đường sắt khoảng 860 km để tới cảng của Vịnh Saldanha để xuất khẩu.

DRA Mineral Projects đã được bổ nhiệm như một nhà thầu quản lý cho dự án và nhà thầu EPCM cho nhà máy và cơ sở hạ tầng. DRA mineral Projects là một công ty kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý dự án, thiết kế kỹ thuật, thực hiện và có nhiều dự án thành công trên 5 quốc gia. DRA đã bổ nhiệm cho công ty tích hợp hệ thống Iritron sử dụng Wonderware System Platform làm một phần quan trọng của dự án. Iritron đã tích cực đưa các khía cạnh trong kỹ thuật hệ thống, thiết kế các thiết bị đo đạc và các hệ thống điều khiển PLC vào dự án. 

Khi African Rainbow Minerals và Assmang có được tiêu chuẩn về các giải pháp tự động hóa công nghiệp của Wonderware cho các hệ thống SCADA, các yêu cầu về lịch sử và web portal cho nhà máy và Iritron là một nhà tích hợp hệ thống được chứng nhận bởi Wonderware cho các giải pháp và sản phẩm với Assmang từ năm 1999 thì đây là một sự lựa chọn tự nhiên.

Ông Johann Pienaar, giám đốc Iritron cho biết “Để việc giám sát có hiệu quả là rất phức tạp, chúng tôi sử dụng Wonderware System Platform dựa trên công nghệ ArchestrA, bao gồm Wonderware Historian lưu trữ dữ liệu thời gian thực, Information Server web portal, ActiveFactory, phần mềm báo cáo và phân tích hiệu suất sản xuất thời gian thực, InTouch HMI cho các ứng dụng SCADA/HMI đáp ứng tới 44 000 đầu vào ra. Thêm vào đó, chúng tôi đã sử dụng các máy chủ Topserver I/O từ bộ công cụ phần mềm để giao tiếp giữa các PLC và System Platform cũng như phần mềm AutoSave MDT cho việc thay đổi quản lý điều khiển của 63 bộ PLC của Allen-Bradley.

Ông Marius Malan, giám sát các hệ thống điều khiển nhà máy Assmang cho biết “Các giải pháp được chọn giúp chung tôi có các dữ liệu toàn diện cho các cơ sở phân tích nên chúng tôi có thể kiểm tra trạng thái sản xuất và xác nhân các vấn đề tiềm năng có thể xảy ra ở bất kỳ thời điểm nào.”

“Chúng tôi cần tiếp tục điều hành, tránh việc mất dữ liệu hay ngoài tầm kiểm soát cũng như việc truy cập vào các cơ sở cũng như các liên kết tới nhà máy và các hệ thống ERP. Dường như tất cả đều quan trọng, hệ thống làm việc thông qua người điều hành một cách thân thiện và có giao diện màn hình trực quan. Nhưng có nhiều điều mà chúng tôi cần phải làm ngay. Đây là một thương hiệu mới của mỏ với tương lai còn dài và chúng tôi sẽ cần đáp ứng sản xuất để bắt kịp với nhu cầu thị trường. Điều đó có nghĩa là chúng tôi sẽ mở rộng hệ thống cũng như yêu cầu và chúng tôi cũng sẽ làm nó nhanh hơn và tối thiểu chi phí sản xuất.

Cho phép mở rộng các dự án với chi phí tối thiểu là nền tảng đặc biệt của công nghệ ArchestrA và một trong những cách thực hiện là thông qua phát triển các tiêu chuẩn.

Các tiêu chuẩn cho phép các công ty xác định, ứng dụng và định mức thực thi các tiêu chuẩn kỹ thuật mà tất mọi người phải tuân theo như nhau. Các tiêu chuẩn có nghĩa là các đối tượng tham gia sản xuất của một nhà máy được xây dựng từ các mẫu mà mọi thay đổi tác động tới chỉ 1 mẫu chủ đơn lẻ có thể được nhân truyền tới mọi mẫu còn lại của các đối tượng đó và trên toàn diện hệ thống nhà máy.

“Các tiêu chuẩn được xây dựng bằng ArchestrA cho phép chúng ta mô tả các vật thể nhà máy và các tính chất vận hành của chúng để phản ánh các kinh nghiệm và nhu cầu của chúng ta”, ông Malan nói. “Được tiêu chuẩn hóa, việc này đưa ra các mẫu thực hành tốt nhất của chúng tôi để cho các nhóm chức năng khác nhau trong công ty có thể sử dụng đồng nhất. Việc lập các chuẩn hóa đảm bảo rằng tất cả các triển khai trong tương lai đều tương thích với các quy phạm đã được lập ra và điều này sẽ tiết kiệm thời gian của kỹ sư, kỹ thuật trong tương lai, đặc biệt với các mở rộng đã được lên kế hoạch trước của nhà máy.”

Các Tiêu chuẩn không chỉ ứng dụng vào các đối tượng nhà máy mà còn đến toàn bộ doanh nghiệp để tích hợp với các quy định khác của công ty. Một trong những tiêu chuẩn chính giúp cho công ty xây dựng một tổ chức liên kết đồng nhất là ISA-95.

“Mô hình nhà máy Khumani được xây dựng trên chuẩn ISA-95 được trang bị bởi phần mềm Wonderware System Platform và những giá trị giải pháp tốt nhất được cung cấp bởi Wonderware Nam Phi”, ông Pienaar nói. “Tiêu chuẩn này đã được vận hành và gắn chặt trên toàn bộ dự án và sẽ kết nối tuyệt vời với các thông tin hệ thống ERP và Assmang.”

Một thuộc tính quan trọng khác của Wonderware System Platform đã bảo đảm cho sự mở rộng với chí phí thấp nhất chính là khả năng mở rộng. Tại Khumani, họ biết rằng họ sẽ phải nhân đôi công suất nhà máy trong vòng 2 năm và, trên những điều kiện đã có sẵn, điều này có nghĩa phải làm lại một số hệ thống cao cấp đắt tiền.

“Khi cơ hội mở rộng hệ thống đến thời điểm, các công việc ban đầu được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn có nghĩa là việc định nghĩa lại công suất mới tính trên các giờ làm việc chứ không phải tính bằng nhiều tuần hoặc nhiều tháng,” ông Pienaar nói. “Hơn nữa, Wonderware System Platform đã chứng minh sự thành công trong việc vận hành hơn 1 triệu biến I/O và chúng tôi hiện đang vận hành chỉ ở mức khoảng 44,000 biến. Giải pháp phần mềm này, cùng với dữ liệu tự cấu hình, tạo ra sư trơn tru dễ dàng trong việc mở rộng hệ thống.”

Mỏ Khumani của Assmang, một nhánh kinh doanh đóng góp tài chính phần lớn vào công ty, không thể để cho những chậm trễ ngoài kế hoạch trong sản xuất xảy ra trong hiệu suất vận hành và thời gian lâu dài của nó. Mỏ phải sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất mà được cả thế giới chấp nhận trong một thị trường nhiều cạnh tranh, vậy nên nó cần các thông tin công nghiệp và các thiết bị tự động hóa tương xứng với nhiệm vụ này.

“Các quy trình dự phòng kép của Wonderware System Platform không chỉ đảm bảo cung cấp dữ liệu vận hành quá khứ Historian mà còn tiết kiệm cho chúng tôi một số thời gian rất lớn trong công tác kỹ thuật phức tạp để tháo gõ những vấn đề mấu chốt” ông Malan nói. “Thực tế, chúng tôi không còn nghĩ tới ‘phương án dự phòng’ mà tập trung vào đưa ra các quyết định dựa trên các thông tin có sẵn đầy đủ và chính xác – nói cách khác, quên đi cái gọi là công nghệ để tập trung cho kinh doanh”.

Ngoài các tiêu chuẩn, sự sẵn sàng của hệ thống và khả năng mở rộng, Assmang needs một số các thuộc tính chính yếu từ một hệ thống chịu trách nhiệm chính tạo ra tài chính giàu mạnh và đó là sự làm chủ về an ninh và cấu trúc.

“Trong tình huống như của chúng tôi, một điều kiện rất quan trọng là có thể phân quyền cho cá nhân truy cập tới nhiều tầng ứng dụng của hệ thống nhằm thay đổi, cài đặt các thông số,” ông Malan nói. “Với Wonderware System Platform , an ninh và cảnh báo là đồng bộ trên toàn diện hệ thống và chúng tôi không cần phải lập ra một ban cho các hệ thống phụ riêng biệt. Quan trọng không kém là khả năng thay đổi tuy duy của chúng tôi đối với các cấu trúc hệ thống và các giao diện của nó với các bộ phận khác. Công nghệ ArchestrA đã trao cho chúng tôi các lựa chọn đó.”

Pienaar nhận định rằng“Đối với chúng tôi, hầu hết các khía cạnh quan trọng của dự án này chính là công nghệ ArchestrA cung cấp, với môi trường phát triển đa người dùng cho phép chung tôi thiết kế, phát triển, thực hiện và bảo trì một dự án lớn trong đúng một năm. Môi trường phát triển tích hợp ArchestrA cho chúng tôi các công cụ để phát triển các ứng dụng phức tạp loại bỏ những phiền toái cần thiết giữa việc chi tiết giao diện PLC và hệ thống ERP, công nghệ tích hợp ArchestrA đảm bảo cung cấp cùng lúc cả 2 chức năng này.”

Từ khi bắt bầu, Mỏ Khumani của Assmang đã thành công, không chỉ trong giới hạn về chất cặn mà còn là vấn đề làm thế nào để xử lý được chúng. Ngày nay, không doanh nghiệp nào có thể tồn tại mà các thiết bị đo, thiết bị điều khiển không được sử dụng hiệu quả hay không có quy trình xứ lý tốt. Wonderware System Platform sẽ cung cấp cho các nhà quản lý mỏ Khumani và các nhân viên điều hành một nhà máy thông minh mà họ cần cho hiệu quả hoạt động trong tương lai xa.