Le système d'automatisation des procédés rationalise la production

L'expansion récente du nombre d'appareils mobiles (ordinateurs portables, tablettes, smartphones, etc.) a conduit à considérer d'un nouvel œil les fournisseurs des composants essentiels qui font fonctionner ces appareils. Par exemple, les technologies de haut-parleurs et d'images des écrans LCD dépendent d'éléments de terres rares provenant de sous la surface de la terre.

Bon nombre de ces éléments sont importés de Chine. Une impulsion récente du gouvernement des États-Unis a permis une augmentation de la fourniture nationale de minerais de terres rares.

En réponse à cette possibilité, un grand fabricant international de terres rares et de produits métalliques a acquis un établissement en Californie dans le but de le convertir en site de traitement et d'exploitation minière de pointe. Ce projet d'envergure d'un milliard de dollars couvrait 14 bâtiments sur ce site et exigeait une normalisation via un système de commande commun dans chaque établissement.

Sur le site, le minerai est extrait de l'un des plus grands et des plus riches gisements de minerais de terres rares du monde. Une fois extrait, le minerai est concassé, broyé et concentré sur site. Il subit ensuite un traitement chimique pour supprimer toute impureté. Les minerais de terres rares lourds et légers sont ensuite concentrés, traités et séparés dans l'établissement de Mountain Pass ou dans un autre établissement en aval.

Les autres établissements sur site incluent des centrales thermiques et électriques, et un établissement de chloralcalis qui prend les eaux usées produites et les retransforme en agents chimiques utilisés dans le procédé de séparation. En outre, une usine de résidus de pâte retire l'eau des résidus de terres non rares. L'eau est ensuite recyclée, puis les résidus sont convertis en matière à faible teneur en humidité pour éviter que les éléments soient libérés dans l'environnement.

Le site modernisé extrait et traite les minerais de terres rares qui sont utilisés dans les smartphones, les voitures électriques, les éoliennes et les aimants des systèmes de guidage de défense, ainsi que dans un nombre incalculable d'autres produits.

Défi

Le défi consistait à concevoir, procurer et construire un système de commande des procédés homogène à l'échelle du site dans 14 bâtiments de traitement disparates conçus par huit sociétés d'ingénierie des processus distinctes.

La société souhaitait une solution homogène avec un plan directeur d'automatisation que chaque société d'ingénierie pourrait suivre tout au long de la mise en œuvre afin d'en garantir la réussite. Ce plan devait définir le procédé de migration du système, ainsi que les normes concernant le matériel, les logiciels, l'infrastructure informatique, les panneaux, la sécurité, l'instrumentation et le câblage.

Solution

Thermo Systems LLC, un partenaire de solutions du programme PartnerNetwork^™ de Rockwell Automation, a été choisi pour créer le plan directeur d'automatisation et diriger la mise en œuvre en collaboration avec les autres sociétés d'ingénierie. Thermo Systems a monté une équipe de 25 ingénieurs sur site comprenant des ingénieurs Rockwell Automation, ainsi que des ingénieurs d'intégrateurs système partenaires. Répartis en équipes de cinq, ces ingénieurs étaient disponibles 24 heures sur24, 7 jours sur 7 tout au long du projet.

Le plan directeur de Thermo Systems reposait sur la mise en œuvre d'un système de commande des procédés Rockwell Automation, exploitant des automates Allen-Bradley^® ControlLogix^®.

« Le nouveau système nous permettait de concevoir les cellules de procédé de chaque zone, de les mettre en service, puis de les ajouter au réseau de procédés une fois celui-ci créé », a déclaré David Musto, président et PDG de Thermo Systems. « Nous avons également utilisé une combinaison de systèmes redondants et non redondants pour les applications de fournisseur de plate-forme. »

Afin d'augmenter la visibilité sur tous les aspects du traitement et de l'affinage du minerai, Thermo Systems a normalisé la surveillance sur 74 terminaux IHM distants sur lesquels les opérateurs reçoivent des diagnostics et des mises à jour en temps réel.

« Nous avons évité le développement de salles de commande traditionnelles et préféré placer les opérations au niveau de l'atelier », a déclaré M. Musto. « Les IHM étaient la solution idéale et permettaient aux opérateurs de se déplacer dans l'établissement au lieu d'être cloitrés dans une salle de commande. »

La solution intègre des variateurs de fréquence et des centaines de moteurs à vitesse constante fonctionnant sur des faces avant et une architecture d'E/S standard.

La vitesse de déploiement et la facilité de maintenance étaient les facteurs déterminants de la conception du système. La société minière et Thermo Systems ont sélectionné une solution Rockwell Automation de bout en bout unique, en intégrant totalement les systèmes montés sur châssis, les systèmes d'atelier et les systèmes de fabrication électriques sur une plate-forme commune.

Le plan directeur d'automatisation a également émis des normes en matière d'E/S à distance du système pour garantir une connectivité optimale des dispositifs. Plusieurs couches de redondance ont été conçues pour les réseaux d'alimentation et de communication afin d'éviter les temps d'arrêt du système sur les 22 500 bornes d'E/S câblées.

Des switchs redondants Cisco ont également été placés à des endroits stratégiques sur un anneau en fibre redondant dans le système de commande des procédés unique.

Résultats

Une fois mis en œuvre, le système de commande a offert plusieurs avantages à la société minière.

« La réussite de ce projet peut être attribuée à trois éléments clés : le plan, les produits et les personnes », a déclaré M. Musto. « Nous avons créé le plan directeur en utilisant des solutions Rockwell Automation que nous savions en mesure de nous offrir les résultats nécessaires. Nous avons également exploité les partenariats clés avec Rockwell Automation, qui garantissaient une mise en œuvre simple et une assistance fiable. »

La plate-forme homogène unique a réduit les frais de mise en œuvre et la formation nécessaire pour le personnel limité de la société. Sa maintenance peut désormais être totalement assurée par le personnel, ce qui réduit encore les coûts de maintenance.

La solution offre à la société minière la flexibilité nécessaire pour développer ses opérations à l'avenir et sélectionner les fournisseurs de service qui répondent le mieux à ses besoins, au lieu d'être limitée à certains intégrateurs système.

Le projet a respecté les étapes importantes de son calendrier serré en exploitant le partenariat avec Rockwell Automation, et il a été intégralement terminé dans les délais initialement prévus.

Afin d'optimiser le flux de production et d'atteindre ses objectifs de production, la société a développé des objectifs d'amélioration continue des procédés, et Thermo Systems collabore avec la société pour exécuter les mises à jour du système en fonction des besoins.

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l'utilisation par ce client des produits et services de Rockwell Automation, conjointement à d'autres produits. Les résultats peuvent varier selon le client.