Автоматизированное извлечение золота:
АСУ ТП на объектах Олимпиадинского ГОКа

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.

Результаты внедрения

Внедрение АСУ ТП и системы видеонаблюдения позволило достичь коммерческих преимуществ, представленных в таблице.

Также 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.

АО «Клинкманн СПб»,
официальный авторизованный
дистрибьютор продуктов Wonderware / AVEVA в России
Тел.: +7 (812) 327‑3752
Е‑mail: klinkmann@klinkmann.ru
Сайт: www.klinkmann.ru,
www.wonderware.ru