Prozessautomatisierung 2 | 17

Die Zukunft unter Tage

Automatisierungslösungen im Bergbau

Automatisierungslösungen spielen im Bergbau eine wichtige Rolle, um beispielsweise die Variabilität der Lagerstätten und die Rohstoffpreisschwankungen zu beherrschen. Künftig müssen Minenbetreiber deshalb noch stärker auf digitale Technologien setzen. Als leistungsstarker Partner der Bergbauindustrie weltweit hat ABB unter anderem die Garpenberg-Mine in Schweden umfassend modernisiert.

Die Abläufe im Bergbau haben im Vergleich zu denen anderer Industrien derzeit noch einen relativ geringen Automatisierungsgrad. Dementsprechend weist die Branche in dieser Hinsicht großes Potenzial auf. Um trotz Sparzwängen und Investitionsrückgängen auch künftig erfolgreich zu sein, müssen Minenbetreiber und Bergbauzulieferer ihre Wettbewerbsfähigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette konsequent verbessern. Die digitale Transformation leistet hierzu einen entscheidenden Beitrag.

„Als führender Anbieter von Energie- und Automationstechnik für das globale Bergbaugeschäft bieten wir für alle Technologiefelder industriespezifische Lösungen an“, sagt Peter Mühlbach, Manager Mining im Geschäftsbereich Industrieautomation bei ABB in Cottbus. „Das Spektrum reicht von der Software für Lagerstättenmodellierung, Produktionsplanung und Rohstoffvermarktung über Schachtförderanlagen bis hin zu bedarfsgerechten Steuerungen für Bewetterungsanlagen.“

Das Prozessleitsystem 800xA ist in vielen Minen und Aufbereitungsanlagen als Herzstück der Automatisierung installiert und sammelt Informationen aus verschiedenen Anlagenbereichen wie dem Minenbetrieb, der Aufbereitungsanlage und dem Transportsystem. Künftig geht es darum, diese einzelnen Automatisierungsinseln über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg zu verbinden, um den Gesamtprozess – von der Lagerstätte bis zum Verkauf – mithilfe der Auswertung von Echtzeitdaten zu optimieren.

Horizontale und vertikale Integration

Im Zuge der Globalisierung und Konsolidierung des Bergbaus betreiben Rohstoffkonzerne Minen sowie Aufbereitungs- und Transportanlagen, die über den gesamten Globus verteilt und über Firmennetzwerke zunehmend auch operativ vernetzt sind. So können heute bereits Betriebszentralen weit entfernt von den eigentlichen Anlagen einen Großteil der Prozesse zentral steuern. Neben der horizontalen Integration über Anlagenbereiche und Betriebsstätten hinweg spielt auch die vertikale Integration eine immer größere Rolle: Daten von Sensoren, Online-Analysemesseinrichtungen, Bergbaugeräten und Flottenmanagementsystemen werden über Prozessleitsysteme mit Betriebsführungssystemen und Enterprise-Resource-Planning-Systemen verknüpft. Neue Internettechnologien wie Big-Data-Analysen und selbstlernende Algorithmen generieren aus diesen Daten Entscheidungshilfen, um Prozesse effizienter zu gestalten.

Das Bergbauunternehmen Boliden AB betreibt mit der Garpenberg-Mine in Schweden eines der Bergwerke mit dem höchsten Automatisierungsgrad weltweit. In der Mine werden komplexe Erze gefördert, aus denen Zink, Blei, Silber, Kupfer und Gold extrahiert werden. „Bergwerke wie Garpenberg sind mit zunehmend strengeren Umwelt auflagen, steigenden Arbeits- und Energiekosten sowie wachsenden Sicherheitsanforderungen seitens der Öffentlichkeit und der Mitarbeiter konfrontiert“, sagt Hans Jönsson, General Manager von  Boliden Garpenberg. „Wir nutzen ein hohes Maß an Automatisierung und Integration, um den Betrieb des Bergwerks auf Jahre hinaus zu sichern.“

Zwischen 2011 und 2014 wurde die Mine mit einem Gesamtaufwand von 580 Mio. US-Dollar umfassend modernisiert. ABB hatte einen wesentlichen Anteil daran, dass das Projekt fristgerecht und im Kostenrahmen abgeschlossen wurde. Dank der durchgeführten Maßnahmen stieg die Jahresproduktion von gemahlenem Erz von 1,4 auf 2,5 Mio. t; die Produktivität erhöhte sich um 25 %.

„Wir nutzen ein hohes Maß an Automatisierung, um den Betrieb des Bergwerks auf Jahre hinaus zu sichern.“

Alle Prozesse zentral steuern

Das Leitsystem 800xA koordiniert die autonomen Prozesse der Energieversorgung und Automation – von den Mühlenantrieben über die Förder- und Belüftungssysteme bis hin zu den Brechanlagen – und stellt die gesamte Infrastruktur für Cybersicherheit, Systemsicherung und benötigte Redundanzlevel zur Verfügung. Alle erforderlichen Informationen sind nicht nur an den Bedienerplätzen in der zentralen Warte, sondern jederzeit auch wahlweise über Tablet-PCs oder Smartphones abrufbar.

Die gesamte Anlagendokumentation ist mit dem Bediensystem so verknüpft, dass benötigte Informationen über Kontextmenüs verfügbar sind. Bei abnormalen Betriebszuständen oder Grenzwertüberschreitungen bestimmter Parameter erfolgt eine Benachrichtigung. Im Rahmen eines Servicevertrags kümmert sich ein Team von ABB-Fernwartungstechnikern um die präventive und zustandsorientierte Wartung. Zudem stellt ABB einen 24/7-Fernsupport für die Förderanlagen in Garpenberg bereit.