潔白的雪山、青青的牧草、仿佛伸手就能觸碰到的澄澈天空，在世界屋脊西藏，高海拔地區(qū)獨(dú)有的風(fēng)貌不僅帶給人們天人合一的美，同時在遼闊的凈土之下，還蘊(yùn)藏著富饒的礦產(chǎn)資源。但是，雪域高原復(fù)雜的地形和高寒、低壓、低氧的惡劣環(huán)境，卻也為當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源開發(fā)帶來了巨大的難度。

礦產(chǎn)資源作為工業(yè)的 “ 糧食”，為科技發(fā)展提供了不竭的動力，而科技的進(jìn)步也在重新定義礦業(yè)的開發(fā)模式。隨著自動化、數(shù)字化和智能化技術(shù)逐漸滲透到礦業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)，自動化操作、智能化管理和遠(yuǎn)程控制等創(chuàng)新運(yùn)維模式，正在大大降低高海拔地區(qū)礦山開采的安全風(fēng)險和成本，并將效率和環(huán)保水平提升到一個新的臺階。

在位于藏南的岡底斯群山中，隱藏著一座世界級銅礦，地處“眾山之王”，也讓它成為全球高海拔的露天礦場的重要代表。某礦業(yè)集團(tuán)承擔(dān)著這一巨型礦藏的開發(fā)工作。作為全球礦業(yè)市場的重要參與者，該集團(tuán)致力于打造“綠色高技術(shù)超一流國際礦業(yè)集團(tuán)”，以優(yōu)質(zhì)礦物原料為中國及全球經(jīng)濟(jì)增長助力。針對該銅礦儲量大、品位低、海拔高的三大特點，該集團(tuán)希望與領(lǐng)先的自動化、數(shù)字化和智能化技術(shù)伙伴合作，加快新興技術(shù)與生產(chǎn)運(yùn)營管理體系的深度融合，打造世界級規(guī)模的大型綠色智慧礦山。

挑戰(zhàn)

為了更好地開發(fā)利用這一世界屋脊上的巨型礦藏，該礦業(yè)集團(tuán)制定了三期項目規(guī)劃，項目一期工程處理量為15萬噸/天，二期工程將增擴(kuò)至50萬噸/天，有望實現(xiàn)年采選礦石量約2億噸規(guī)模。

該銅礦地處4600~5400米高海拔地區(qū)，面對冰天雪地、高寒低壓低氧的惡劣環(huán)境，想要建設(shè)這座高海拔超大型礦山，實現(xiàn)低品位銅資源的大規(guī)模開發(fā)，該礦業(yè)集團(tuán)及其合作伙伴都面臨著巨大挑戰(zhàn)。

由于礦區(qū)地處高海拔地區(qū)且環(huán)境偏遠(yuǎn)，礦區(qū)運(yùn)營維護(hù)成本較高。在項目設(shè)計之初，該集團(tuán)就希望通過引入高水平的自動化、數(shù)字化和智能化技術(shù)，實現(xiàn)無人化和少人化運(yùn)維，并要求系統(tǒng)和產(chǎn)品具備高可靠性。然而，傳統(tǒng)的 DCS 系統(tǒng)往往需要采用大量的外置總線網(wǎng)關(guān)，總線通信方式不穩(wěn)定，且網(wǎng)絡(luò)不統(tǒng)一，擴(kuò)展性差。同時，傳統(tǒng)上位機(jī)架構(gòu)也存在著維護(hù)難、故障高、安全性低等問題。

此外，該項目在建設(shè)期就將生態(tài)保護(hù)放在首位，力求打造低碳排放、低能耗的超大型礦山。但傳統(tǒng) DCS 系統(tǒng)的廠內(nèi)服務(wù)器眾多，能耗高且不方便維護(hù)，難以滿足項目的節(jié)能環(huán)保要求。為此，該集團(tuán)希望引入更先進(jìn)的 DCS 解決方案，全面提升礦區(qū)自動化、信息化和智能化水平，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、高效的生產(chǎn)運(yùn)營目標(biāo)。

解決方案

憑借在全球高海拔地區(qū)豐富的應(yīng)用經(jīng)驗和先進(jìn)的自動化、數(shù)字化產(chǎn)品組合，羅克韋爾自動化獲得了該礦業(yè)集團(tuán)的信任和青睞。針對該銅礦約17000點的超大控制規(guī)模，以及對系統(tǒng)可靠性、可用性、安全性及低能耗等方面的高要求，羅克韋爾自動化為其量身定制了基于全廠融合以太網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)代 DCS 解決方案，包括 PlantPAx5.0 分布式控制系統(tǒng) (DCS)、工業(yè)數(shù)據(jù)中心 (IDC) 和 ThinManager 瘦客戶端等系統(tǒng)和產(chǎn)品，通過全廠數(shù)據(jù)的無縫共享，真正實現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)維的數(shù)字化和可視化。

基于該銅礦項目生產(chǎn)規(guī)模大、多系列并行等特點，方案按生產(chǎn)系列分別設(shè)置獨(dú)立控制站，包括4套磨浮冗余控制站、2套再磨冗余控制站、1套頑石破碎冗余控制站、1套精尾冗余控制站、1套磨浮配套設(shè)施冗余控制站，共計9套冗余控制站。

此外，尾礦庫區(qū)域控制系統(tǒng)按照功能、位置和相對距離，分為22個 PLC 控制站。無論在上位軟件、車間層網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)，還是從現(xiàn)場控制站等方面，都實現(xiàn)不同層面的冗余度，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和可用性。其中，PlantPAx5.0 具備高可靠的冗余架構(gòu)，能有效提高系統(tǒng)的可用性，且主要元器件均可達(dá)到百萬小時的平均無故障工作時間 (MTBF)。

作為高性能全站點級解決方案，PlantPAx5.0 系統(tǒng)功能適用范圍更廣且可擴(kuò)展，為該銅礦建設(shè)了高可靠性、高網(wǎng)絡(luò)安全性和通信高效性的現(xiàn)代化礦山 DCS 系統(tǒng)。

基于虛擬化技術(shù)的工業(yè)數(shù)據(jù)中心 (IDC) 則能夠集中存儲實現(xiàn)磁盤共享，通過增加隔離區(qū)域，解決了硬件、操作系統(tǒng)、軟件間的依存關(guān)系，大大優(yōu)化了服務(wù)器資源，降低能耗，延長軟件生命周期，全面提升系統(tǒng)的可用性，同時降低了后期運(yùn)營IT維護(hù)工作量。

ThinManager 瘦客戶端的引入進(jìn)一步打破工廠內(nèi)的信息孤島，其集中化的內(nèi)容管理和強(qiáng)大的可視化和身份驗證功能簡化了所有設(shè)備和用戶的管理，全面提高了系統(tǒng)的靈活性、安全性和可靠性。通過實現(xiàn)虛擬化和移動化技術(shù)，管理和維護(hù)人員可以隨時隨地查看工廠的實時數(shù)據(jù)，有效提升了操作效率和遠(yuǎn)程作業(yè)率，大大降低了高海拔礦區(qū)的管理和維護(hù)成本。

效果

高山綠草、格?；?、油菜花競相凌寒綻放，僅僅歷時一年多的時間，該銅礦一期工程即建成投產(chǎn)，年產(chǎn)銅約16萬噸，樹立了高原綠色礦山建設(shè)的新標(biāo)桿。隨著全球新能源革命對銅需求量的穩(wěn)步攀升，該項目將為提高國內(nèi)銅資源安全保駕護(hù)航。

羅克韋爾自動化通過打造基于 PlantPAx5.0 分布式控制系統(tǒng) (DCS)、工業(yè)數(shù)據(jù)中心 (IDC）和 ThinManager 瘦客戶端的創(chuàng)新數(shù)字化解決方案，顛覆了 DCS 系統(tǒng)結(jié)合服務(wù)器的傳統(tǒng)自動化控制架構(gòu)，引領(lǐng)了礦山行業(yè)自動化、數(shù)字化的新變革。在羅克韋爾自動化的賦能下，該銅礦的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性提升了30%，系統(tǒng)操作效率提升了20%，人力成本降低了20%，遠(yuǎn)程作業(yè)率提升了50%，全面實現(xiàn)“綠色礦山”、“安全礦山”、“和諧礦山”、“富民礦山”和“智慧礦山”的建設(shè)目標(biāo)。

當(dāng)前，實現(xiàn)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建設(shè)綠色、安全、智能、高效、可持續(xù)發(fā)展的智慧礦山，已經(jīng)成為礦業(yè)發(fā)展的必然需求和趨勢。該銅礦的成功投產(chǎn)正是中國礦業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的一個縮影。

作為智能制造的引領(lǐng)者，羅克韋爾自動化將繼續(xù)依托領(lǐng)先的自動化、數(shù)字化和智能化技術(shù)，助力礦山企業(yè)革新礦山技術(shù)和設(shè)備開發(fā)模式，推動企業(yè)發(fā)展的質(zhì)量變革和效率變革，讓更多礦山煥發(fā)智慧、綠色活力。

————（本文轉(zhuǎn)自“羅克韋爾自動化微信公眾號”）