성공 사례

Gold Fields, 새로운 광산 솔루션을 통해 제어 시스템 위험 최소화

필드 장비, 제어, 시각화, 보고 및 성능 모니터링의 완전 통합으로 효율성을 높인 South Deep Gold Mine

과제

기존의 모든 현장 시스템을 새로운 원광석 처리 시스템과 통합하여 정보에 입각한 비즈니스 의사 결정을 더 빠르게 내리고, 장기적인 지속 가능성 목표를 달성하도록 광산을 지원하고, 예상치 않은 가동 중단이 발생할 위험 최소화

솔루션

PlantPAx 분산제어시스템을 사용하는 광산 솔루션

결과

포괄적인 공장 시각화 및 사전 정의된 핵심 성과 지표에 관한 보고
중앙 집중식 프로세스 컨트롤
정보에 입각한 비즈니스 의사 결정
역량 향상
이전 버전과의 비호환성 위험 최소화

배경

Gold Fields Limited는 남아프리카, 가나, 페루 및 호주에서 12곳의 금광을 운영하며 연간 약 210만 온스의 금을 채굴하고 있습니다. Gold Fields는 요하네스버그 증권거래소(JSE)와 뉴욕 증권거래소(NYSE)에 상장되어 있으며, 전 세계적으로 약 5만 명의 직원을 두고 있습니다.

요하네스버그의 남서쪽에서 45킬로미터 떨어진 지역에 위치한 South Deep Gold Mine은 Gold Field가 남아프리카에서 운영하는 유일한 광산으로 2개의 샤프트 시스템과 중앙 야금 공장으로 구성됩니다.

남아프리카 공화국의 주력 성장 프로젝트인 이 프로젝트에서 로크웰 오토메이션은 '지속 가능한 금광 산업의 글로벌 리더'가 되겠다는 Gold Fields의 장기적 비전을 지원했습니다.

과제

South Deep Mine에 있는 야금 공장은 2011/2012년에 생산량 증대를 위해 업그레이드를 거쳤습니다. 당시 업그레이드를 통해 2차 볼 분쇄기 라인과 자갈 분쇄 라인, 농축기, 침출 탱크 4대, 그리고 용리관을 추가했습니다.

South Deep Mine은 업그레이드된 공장 전반에서 시약, 에너지 및 용수 사용을 보다 효과적으로 관리하는 동시에 광미사의 품질을 향상시키기 위해, 제어 및 보고 시스템에 대한 완전한 업그레이드가 필요했습니다. 이 업그레이드는 기존의 모든 현장 시스템을 새로운 원광석 처리 시스템과 통합하기 위한 것이었습니다. 이러한 통합은 관리자가 보다 신속하게 정보에 기반한 의사 결정을 내릴 수 있도록 해주고, 광산이 장기적인 지속 가능성 목표를 달성할 수 있도록 지원할 것이었습니다.

또한 Gold Fields는 모든 필드 장비, 공장 제어, 시각화, 보고 및 전체 성능 모니터링을 향후 공장 업그레이드 시 확장할 수 있는 하나의 간소화된 시스템에 완벽하게 통합하는 제어 시스템을 통해 예상치 않은 가동 중단 시간이 발생할 위험을 줄일 필요가 있었습니다.

야금 공장은 공정 모니터링 및 제어를 위해 로크웰 오토메이션 RSView®32 컴포넌트 기반 HMI와 L62 컨트롤러를 사용하고 있었습니다. 모든 I/O, 인터록, 시퀀스와 기타 공정 루틴은 재평가를 거쳐 새로운 제어 시스템 전반에서 불필요한 복잡성을 제거하고 최적화될 필요가 있었습니다.

솔루션

Gold Fields의 야금 공장은 2001년부터 로크웰 오토메이션의 기술을 사용하고 있었기 때문에, 로크웰 오토메이션에 직접 연락을 취해 제어 시스템 업그레이드를 요청했습니다. 또한 로크웰 오토메이션은 South Deep Gold Mine에 있는 EPCM 계약업체를 통해 Gold Fields의 새로운 공정 시스템 프로젝트에 참여하게 되었습니다. 이 두 프로젝트에는 궁극적으로 완전하게 통합된 하나의 제어, 시각화 및 보고 시스템이 필요했습니다.

PlantPAx를 사용하는 광산 솔루션

PlantPAx®는 수십 년간 축적된 광산 분야 전문성을 바탕으로 개발된 표준화된 라이프사이클 관리 및 손쉬운 시운전 솔루션으로, 제어 시스템의 위험을 줄이고 진단 및 보고를 향상시키며 시스템 전반의 복잡성을 감소시켜 줍니다.

PlantPAx는 기존 DSC(분산제어시스템) 기반 솔루션의 보다 맞춤화된 비용 효율적인 대안으로, 추가적인 유연성과 광산 고유의 표준 관리를 제공하며 시운전 시간 및 비용을 감소시켜 줍니다. 또한 이 제어 시스템은 표준화와 단일 태그 데이터베이스의 측면에서 DSC 기반 시스템과 동일한, 높은 수준의 기능 표준을 보장해 줍니다.

시스템 전반의 구현

이 솔루션은 최대 1,000개의 타임 스탬프 데이터 입력(공장 이력, 이벤트 및 알람)을 버퍼링할 수 있도록 설정된 PlantPAx 컨트롤러 플랫폼으로 구성되어 네트워크에 고장이 발생하는 경우에도 중단 없는 데이터 로깅을 제공합니다.

공장 프로세스의 포괄적인 시각화를 위해, 서버-클라이언트 아키텍처에 기반한 PlantPAx 비쥬얼라이제이션 소프트웨어가 시스템에 포함되었습니다. 또한 서버를 통한 경로 없이 클라이언트가 컨트롤러에 직접 액세스할 수 있도록 인증된 ViewTools도 PlantPAx에 통합했습니다.

보고 서비스가 내장된 Microsoft SQL을 설치하고, 모든 공장 이력, 이벤트 및 알람을 로깅하도록 설정했습니다. 광산 솔루션의 인증된 소프트웨어인 SQX도 설치하여 SQL이 컨트롤러로 직접 데이터를 자동으로 채울 수 있도록 했습니다.

이외에도 로크웰 오토메이션의 엔지니어들은 드라이브, 계측기기 등 타사 필드 장비를 지원할 수 있도록 고유한 인터페이스를 개발했습니다.

최종 전환은 2012년 11월에 완료되었습니다.

결과

Gold Fields는 PlantPAx 시스템을 사용하는 광산 솔루션을 통해 공장 제어, 시각화 및 보고 역량을 향상시킬 수 있었습니다.

표준화되어 포괄적으로 관리되는 데이터 로깅 덕분에 사용자에게 정확도 높은 공장 상태 정보를 실시간으로 제공할 수 있게 되었습니다.

이력, 이벤트 및 알람을 로깅하도록 설정된 SQL을 통해 사용자는 공장 전반에서 추세, 특정 엔드 유저에 대한 개별 입력은 물론 유속, 온도, 기타 입력 등 다양한 아날로그 및 디지털 입력을 추적할 수 있습니다. PlantPAx 컨트롤러는 모든 데이터에 타임 스탬프를 포함시켜 데이터 무결성을 보장하고, 네트워크 고장이 해결된 후에도 입력이 정확하게 SQL로 삽입될 수 있도록 합니다. 또한 SQX 소프트웨어를 추가하여 SQL 데이터베이스를 컨트롤러에 I/O로 추가할 수 있습니다.

PlantPAx 소프트웨어는 계측기기로부터 전송되는 신호를 처리하고, 보고 기간 동안 필드 장비의 모든 신호를 로깅하는 것이 아니라 최소, 최대 및 평균값만을 보고하여 데이터베이스에 로깅되는 데이터를 최소화해 줍니다.

알람 인지에는 사용자와 타임 스탬프가 포함 및 로깅되기 때문에 운전자의 책임 소재가 분명해집니다. 이는 공장 전체의 안전, 특히 시안화물 알람 및 기타 안전 경고가 핵심 지표로 사용되는 South Deep Gold Mine의 안전을 강화해 줍니다.

고급 보고

SQL에는 일련의 보고 서비스가 내장되어 있어, 포괄적인 운영 및 생산 보고서를 생성하고 이를 관리자에게 전달하여 본사 차원에서 핵심 성과 지표(KPI)를 모니터링할 수 있습니다.

보고서에는 12시간 단위로 처리되는 원광석의 양에 대한 정보가 포함됩니다.

그 외에도 시간별 유속 등 유량계로 생성되는 정보가 포함된 용수 소비 보고서와 시간당 메가와트 정보가 포함된 MV 스위치기어 보고서도 제공됩니다. KPI는 공장의 상태를 다양한 색상으로 표시해주는 웹 페이지에서 모니터링할 수 있습니다.

PlantPAx를 사용하는 광산 솔루션은 운영에서 불필요한 복잡성을 제거해 주며, 인터로킹 설명과 태그는 직관적으로 표준화되어 있습니다. 이러한 복잡성 감소로 필요한 고숙련 작업자 수가 감소하여 업계에 보편적인 기술 부족 문제가 해결되었습니다.

"지식의 중앙 집중화, 보고 기능의 개선, 광산 전반의 관리 향상은 이 프로젝트를 뒷받침하는 주요 원동력입니다. 우리는 이러한 수준의 공장 제어를 통해 시약 소비는 물론 에너지, 용수 및 기술 등의 자원을 보다 효과적으로 관리하고, 지속 가능한 광산업계의 리더라는 목표를 향해 한 걸음 더 나갈 수 있습니다. Gold Fields의 주요 목표 중 하나는 기술과 혁신을 바탕으로 지속 가능성을 향상시키는 것입니다." - Gold Fields(South Deep Gold Mine)의 중간 관리자 C&I, Louis Oosthuizen

향후 계획

로크웰 오토메이션은 현재 South Deep Gold Mine을 위해 광산 솔루션과 통합될 수 있는 지하 원광석 관리 시스템을 설계하고 있습니다.

Gold Fields는 운전자에서 기술자, 그리고 관리자에 이르기까지 보고 기능을 한층 더 향상시키기 위해, 나머지 필드 장비도 광산 솔루션으로 전환할 예정입니다. 다양한 기타 공정 시스템 중에서 중앙 제어 및 시각화 시스템에 통합될 시스템은 샤프트 컨베이어, 냉장 공장, 벌크 공기 냉각기 등입니다.

Published 2015년 2월 2일 (월)

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