“2006年初，中信泰富(CPM)花费4亿多美元，先后从澳大利亚富商Clive Palmer手里买下西澳两家公司Sino Iron和Balmoral Iron的全部股权，这两家公司各自拥有10亿吨磁铁矿资源开采权，其中，Sino Iron项目是西澳当时最大的磁铁矿项目，勘探表明在25km2的租地范围内可开采储量有50～60亿吨，开采年限25年。项目所在地位于澳大利亚西北部，距离西澳首府珀斯约1200km，距离最近的工业重镇卡拉萨约80km，该地区的气候特点是常年干旱炎热。”
00
项目概况
澳洲中信泰富项目由中方100%持股，中国冶金科工集团担任总承包，产品计划全部供应国内钢厂，同时也是意在打破国外三大矿山公司(淡水河谷公司、力拓集团和必和必拓公司)对铁矿石供应市场的垄断。该项目原规划总投资42亿美元，2009年上半年投产，设计生产规模为年产2400万吨精矿粉和600万吨的球团。工程子项包括采矿、选矿、球团、公辅设施、发电厂、海水淡化厂、港口及2000人左右的生活营地等，全部工程拟建成于2010年8月。
然而该项目在后续的实施过程中，发现当初预算远远不够，并且由于开采难度较大，投产的时间一再推迟，成本节节攀升，从而导致投资大幅增加。究其原因主要有:
(1)缺乏技术人员和对澳大利亚劳工法的误解。澳大利亚法律限制进入该项目的中国人工数量，且当时澳大利亚劳动力短缺，从而造成雇佣拥有签证的海外劳动力成本大幅增加，致使工资支出骤增。
(2)项目开发工作因在施工现场发现自然形成的石棉而受到影响，石棉的出现带来了对环境影响的担忧，并且需要花费巨资清理石棉。
(3)对磁铁矿开发成本估计不足。磁铁矿项目的投资一般都比较高，此类型铁矿石的处理费用是常规混合赤铁矿的两倍。
(4)受到长期特许权的困扰。
(5)交易对手风险。在中澳铁矿项目之前，中信泰富对Clive Palmer的了解并不充分，从其手中购买磁铁矿开采权时，Clive Palmer设计的交易程序、结构十分复杂。在项目实施过程中，Clive Palmer多次利用合同中一些模棱两可的用语以及项目执行过程中的权益分配问题向法庭起诉中信泰富。
(6)管理团队的更迭。由于中澳文化及劳工制度等诸多差异，加上一些建设单位由于考虑自身利益在彼此合作上各怀心腹事，因此使得管理团队在项目管理、执行上举步维艰，从项目开工至2014年，管理团队像走马灯一样，你方唱罢我登场，但项目却像蜗牛一样进展缓慢。
基于上述原因，原定于2009年投产的该项目直到2013年12月下旬，才运出由1、2线生产的第1船精矿粉，而其他剩余的3～6号4条生产线仍遥遥无期，工地上只有孤零零的主要设备的水泥基座。
至此，中信泰富权衡利弊并痛下决心，从其旗下的兴澄特钢调集富有工程建设经验的管理团队及骨干技术人员，参与后续4条生产线的建设、运营。新的管理团队克服重重阻力、精心组织，与参与建设的各个单位精诚合作，吸取1、2号线建设过程中的经验教训，并对暴露的问题及时整改，在短短的3年时间里，不仅将剩下的3～6号4条生产线在2016年5月底前陆续建成投产，还对1、2号线及部分公辅设施的自动控制系统在2016年11月利用设备大修机会进行了升级改造。
01
工艺及工艺流程
【1．1原矿石化学成分及物相分析】Sino Iron项目原矿石的主要化学成分及铁矿物相分析结果如表1、2所示。
【1．2工艺流程】Sino Iron项目选矿工艺流程如图1所示。选矿区域采用自磨－弱磁选－球磨－两段弱磁选流程。磨选系统年设计运转率为90.4%，破碎系统年运转率为56．5%，两者中间设置有可储存24h后续处理矿量的粗矿料仓。
本项目工艺水系统设计特点:选矿区由2台浓密机将精矿浓缩，通过精矿输送泵输送至建在码头的调浆槽后进压滤机。滤液经2台浓密机浓缩、底流循环压滤，溢流作为循环水使用。尾矿浆在选矿区经2台浓密机浓缩至64%，通过尾矿输送泵送至尾矿堆场，再经2台浓密机浓缩至72%后泵送至尾矿坝贮场干堆。精矿、尾矿浓缩溢流分别进入2个独立的工艺水池，实现了循环水的清、浊分流。设备水封、冷却水系统为独立封闭循环系统。同时选矿区区域设置了事故水池、原水池和废水池。选矿区域主要设备配置如表3所示。
02
自动化控制系统
【2．1总体网络结构】Sino Iron项目自动化系统总体网络结构简图如图2所示。可以看出，整个项目的自动化系统网络在当时来说可以用奢华来形容。图中的粗实线表示整个项目的主干光纤以太冗余环网，它将选矿、港区、发电厂、高压变电站、海水淡化厂、公辅设施等全部连接了起来，其中还包括未显示在其中的商务、消防、CCTV闭路电视监控等;在选矿区、港区、物料输送及回水环节形成自己的区域光纤以太冗余环网;图中，虚线方框显示的区域如1/2号顽石破碎机等，还嵌套有自身小范围的以太环网。因此可以说，整个项目的不同区域之间、每个区域不同控制子系统(包括SCADA)配置成冗余，意在增加网络系统的可靠性。
整个项目工艺线很长(选矿区距港区间距大于20km)、设备众多，该项目前期设计与建设期间选用了众多的机电一体成套设备厂家，大到蒂森克虏伯与ABB供货的粗破碎机、顽石破碎机(仅限于1、2线，3～6线的顽石破碎机后改为美国美卓机电整体供货)、中信重工供货的自磨机、球磨机(电气系统分别转包给西门子和罗克韦尔旗下的A-B公司)，小到皮带张紧机、空压机、卸料小车等，而串接这些重要单体设备并控制诸如连接输送皮带、振动筛、给料机、料斗等外围设备的控制系统采用的是施耐德PLC与Citect SCADA，其承包商1、2线为国内NETC公司，3～6线新建及1线、2线、公辅系统与港区的升级改造则是澳洲施耐德公司。第3方机电一体设备及控制系统清单如表4所示。
图3以选矿区一台PLC PCC21X01(X=1，2，…，6，意为6条线中的某台PLC)为例，展示其控制级与设备级控制网络的构成。从图3中可以看到，一台PLC连接区域环网以及其他机电一体设备控制系统的网络为冗余以太网，但由于连接的子系统厂家各异，致使采用的通信协议也有所不同。
值得一提的是，由于本项目设计、建设期间选用了大量的智能MCC——A-B公司的E3+以及不同品牌的高低压数字调速传动产品，因此，为了能够连接到设备级控制网络上，规定这些设备采用DeviceNet协议，通过多个第3方公司的网关转换连接到PLC相关网卡上。自动控制系统主要控制功能包括:选矿区料斗之料位、密度、输送管道速度的闭环回路控制;自磨机内料位(重量)与输送皮带、板式给料机形成的大滞后史密斯预估回路控制;根据数学模型实现自磨机装载量优化控制;球磨机加水、给料优化控制;顽石破碎机功率及料位优化控制;浓密机底流浓度自动控制。
【2．2主要检测仪表】为了做到精确控制，提高产品质量、产量，本项目现场采用了大量的检测仪表。除了声纳流量变送器、电磁流量变送器、雷达料位传感器、压力变送器、温度传感器、压力变送器、振动传感器以及各种位置检测元件等常规仪表外，还设有X荧光品位分析、粒度分析仪、核子密度传感器等中大型检测仪表。
03
自动控制系统存在的问题
对于Sino Iron项目在运行过程中出现的工艺及设备方面的问题，文献给予了较为详尽的分析、整理，此文不再赘述。由于专业及篇幅限制，这里只简略地谈谈本项目自动控制系统存在的一些问题，以期抛砖引玉。
首先是网络方面。网络问题往往是自动控制系统设计、调试、运行过程的头等大事。如果一个较大的控制系统在设计阶段没有把网络从高屋建瓴的角度去统筹规划好，就会在后续调试、运行过程中留下各种隐患。应该说，SINO Iron项目属于大型的工程项目，PLC加上SCADA服务器及终端超过200台套，包括SIEMENS、AB、ABB、SCHNEIDER、REXROTH等诸多品牌且每种品牌所用CPU系列、型号各不相同，加上不同形式、种类的E3+及调速传动产品，导致网络硬件、软件、通信方式及协议众多且复杂，有时不同系统之间不得不采用增加网关来通信，这使得整个系统的通用性大打折扣;虽然，网络硬件选用了当时世界上最顶尖的德国赫兹曼公司的工业型交换机，但网络搭载的功能(数据量)过于庞大、加上通信协议的差异，致使调试期间以及运营过程中出现不少问题;同时产品的选型、安装不到位，对于现场炎热的恶劣环境对系统的影响估计不足，比如有些控制器的模板由于环境连续高温而死机;个别室外光纤选型不正确;一些仪表的安装位置欠稳妥，致使检测信号波动太大，给控制系统的稳定运行带来困难。
其次是产品更换或更新带来的问题。例如:
(1)个别厂家的控制器模板升级带来的风险。由于个别厂家控制系统的某些关键模板升级换代，造成新旧版本的不兼容，使得该公司的系统和其他公司的系统通信时发生故障。
(2)PLC的选型及编程规范问题。项目起初设计时选定的控制系统硬件是A-B公司的PLC产品，软件编程规范由澳大利亚Mulsan公司提供，按照该规范设计标准文件、范本示例程序及之后提供的控制软件功能描述书编程。由于种种原因，除机电一体控制系统外，通用的PLC由A-B产品改成了另外一家公司的产品。事实证明，这种改变有点力所不及、小马拉大车的味道，虽然是品牌变了，但原来指定的软硬件设计标准未变，加上软件设计结构体变量过于庞大，导致太多不必要的通信数据标签量，影响了系统的响应速度。
(3)软件标准功能块的更新问题。由于3～6号线软件编制延续1号、2号线的标准，在前期调试、运行过程中发现的功能块缺陷问题，相关公司并未从根本上加以解决，而总是采取打补丁的方式将就凑合，一层一层地加上外包装，因此，虽然功能实现了，但却使得功能块语句增多、挤占了CPU的存储空间，可读性大大降低。
(4)SCADA系统软件升级风险。调试过程中发现，新升级后的SCADA系统软件存在一些缺陷，致使部分控制功能无法实现或原先的已经正常的功能无法继续运行，后来在相关公司专业人员的努力下才得以解决。第三是当时系统承包商及业主之间的问题。双方思路不一致、要求不统一、缺乏大型工业系统集成经验。在设计过程中对系统在后续使用过程中的稳定性、可扩展性和可维护性考虑不周，设计过程中将很多初步及详细设计内容交与设备成套厂家完成，同时没有严格及细化的要求及管理，以致于在设备安装、调试、运行过程中发现较多问题，而这些问题在设备投产后无法更改或者需要付出很大代价。
04
自动控制系统的改进建议
(1)网络方面。加强管理，对后续运营过程中采购的网卡备件进行备案，对一些新版本的设备要与相关厂家充分沟通、确认;对网络中间环节的网关要量身定制，尽快升级;现场的基础DeviceNet网需要重新梳理，不断提高网络的稳定性。主要从以下几个方面入手:检测网络质量，找出影响网络的主要因素，如网络屏蔽性能、T头及端子的可靠性、网线长短计量等。主要措施有:将主要运行生产设备及辅助设备网络分开、网关的硬件升级、DeviceNet网网络设备改成常规控制、减小隔离的频率及范围、增加信号中继、主和备用设备分到不同网关等，对于设备级的DeviceNet网上站点超过20个站点的，建议予以拆分;将火灾检测、闭路监控电视网络与控制回路分离开来;检查各种网络介质的选型、敷设、连接是否合乎规范，对不符合标准者彻底整改。
(2)控制系统软件。对于一些机电一体控制系统，由于专利、Know-how等方面的原因，这些公司一般不会对用户开放核心控制技术的源代码;也正是如此，其中一些公司的程序中存在这样或那样的垃圾语句、梯级，建议CPM根据合同及技术附件条款，联合商务部门，要求这些公司提供语句简练严谨、标注解释清晰、说明准确的程序、文档等资料。对于公共控制系统的标准功能块及结构体，应要求相关公司提供语句简洁清晰、说明充分、功能完善的新编功能块;同时，对结构体进行充分的瘦身，以期充分提高系统的响应速度、减小系统的存储空间，提高程序的可读性，以方便技术人员的日常维护。另外，建议对标准功能块结合SCADA精灵、超级精灵进行量身定制，针对不同类型的设备研发各自不同的功能块，这样可以大大降低功能块及结构体臃肿的问题。
(3)仪表检测、采集信号的处理。众多的现场仪表检测数据有利于工艺参数的掌握和分析，有利于关键设备的保护，但过多的检测数据引入工艺联锁控制，信号误报造成的系统停机概率也会增加。建议由工艺牵头，联合设备、电气、安全等专业，仔细筛选，只将少数影响工艺运行、产品质量和设备安全的关键数据引入控制系统，其他数据则只作为分析、对比、监控、警示使用。
(4)工艺、设备与电气的配合。由于种种原因，某些执行机构执行缓慢或不到位或设备执行到位检测元件又无法发出正确信息，因此很多设备依靠人工观察、判断，造成部分设备带病生产，致使相关的自动控制功能在小区域内或工艺关联设备范围内(Sequence起停、运行)无法实现自动控制，只能手动或半自动，这也间接使得部分工艺控制功能如浓度、流速、料位等控制无法正常投入;由于人工操作的差异性及偶然性，产量、质量均无法得到提升。建议运营部门落实责任到人，对存在问题的设备、电气、仪表进行彻底整改，规范操作，为后续专家系统的投入创造有利条件。
(5)软件及硬件备件采购。对于日后PLC和SCADA软件以及PLC模板特别是CPU及通信等智能模板、仪表等备件的采购，应密切关注产品版本号的兼容性，对于不兼容者，应该与相关公司积极沟通，寻求解决办法，避免因此造成生产线故障或停产。
05
总结
虽然经过CPM及相关建设单位多年的辛苦工作、攻坚克难，选矿区剩余的全部四条线也于2016年5月底前陆续投入生产，且2016全年产量达到近1200万吨，但距离最初设计产能的每年2400万吨、精矿品位大于67%的要求还相距甚远。可以说要达到这一要求任重而道远，需要相关各方继续努力，用心组织、细心维护、精心操作;对内工艺、设备、公辅、电气、消防等方方面面密切配合，对外与发电厂、海水淡化厂等以及外协单位加强沟通、协调与合作，对存在的问题持续改进，以期尽快达产。
——王全生，黄科，蔡建伟，陈刚刚，陆龙华，杜凯，冶金自动化，《澳大利亚中信泰富铁矿项目综述》
——转载请注明《四方谈》公众号文章。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
——原文发表在微信公众号《四方谈》（微信ID:WorldMining，《四方谈》原名《矿业澳洲》）
——转载请注明《四方谈》(Wechat ID:WorldMining)。
——鸣谢《澳玉四方》（Wechat ID:JewelryAtlas），有特别好的澳玉原石。
——鸣谢天然澳玉淘宝店《异珍阁澳玉四方》。
——鸣谢健康捍卫者《健康橡树屋》（Wechat ID：Oakhome）。
