Raffinage efficace du cuivre

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Raffinage efficace du cuivre

CONTRÔLE

Quantum

Si Femont SA était, à l’origine, un constructeur de grues, il a évolué au fil des années

pour devenir un constructeur spécialisé d'installations de levage. Leur connaissance

se situe aujourd'hui surtout dans le monde de l’automatisation. La partie pont roulant

s’est, au fil des années, standardisée mais la partie levage de la grue est, par contre,

toujours plus spécifique. L’installation représente un ensemble intégré du processus

de production, automatisé dans la plupart des cas. En vue d’un projet important

d’automatisation d’une raffinerie de cuivre au Chili, il a été fait appel aux PLC de Modicon.

Une expérience positive pour Femont SA.

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Raffinage

efficace

du cuivre

Des activités plus diversifiées

Les grues, et particulièrement les grues à pont roulant et à portique,

sont de plus en plus souvent intégrées au processus de production.

Environ 80 à 90 % des fournitures de Femont SA concernent des

installations automatiques ou semi-automatiques. Cela signifie que

c’est surtout la partie levage de la grue qui intervient dans le processus

d’automatisation puisque c’est cette partie qui agit physiquement

dans la chaîne de production. Dès lors, à ce niveau, la

construction des grues est une réelle spécialité. Par exemple, des

grues à portiques, équipées d’un système sophistiqué de positionnement

et d’identification, prévues pour positionner des branes

pour le laminage avec une précision de 2 cm. La grue doit, en outre,

être capable de retrouver les branes d'une certaine coulée (différentes

qualités) sur simple appel, peu importe où ces branes sont

stockées, d’en effectuer la préhension quasi automatiquement et de

l’amener à l’installation de laminage. Et que penser d’une grue gantry

pour l’industrie chimique à laquelle est imposée l’exigence particulière

de ne pas occasionner le moindre développement de poussière

pendant la préhension et le transport ? C’est surtout dans le

domaine de la conception et du développement de tels systèmes

que Femont SA s’est spécialisé depuis quelques années.

L’ensemble des opérations est “fait dans la maison”: la conception,

la construction, la partie électrique, la programmation, ... De plus,

Femont SA produit également des systèmes pour un certain nombre

d’activités apparentées tels que des équipements de manutention

(équipements de transfert pour wagons, systèmes de manutention

de déchets nucléaires, ...) mais également des équipements très

spéciaux qui n’ont plus le moindre rapport avec la manutention (des

presses entièrement automatisées, des outils de préhension télescopiques

spéciaux, des lignes d’emballage, ...). L’accent est toutefois

mis sur les systèmes automatisés de grues puisque ces deux

dernières activités (équipements de manutention et équipements

spéciaux) ne représentent que 10 à 15 % de l’ensemble du chiffre

d’affaires.

L’industrie du cuivre

L’industrie du cuivre est un client important pour Femont SA. Il s’agit

d’un secteur pour lequel la société a accumulé une vaste et précieuse

expérience au niveau de la construction de systèmes depuis

l’introduction chez MHO (Metallurgie Hoboken Overpelt). La production

du cuivre est une activité mondiale. Par le passé, l’exploitation

et l’exportation du minerai s’effectuaient dans les pays où se

situaient les mines de cuivre, généralement des pays en voie de

développement, tandis que le raffinage et la vente se faisaient plu-


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tôt dans les pays occidentaux. Aujourd’hui, cette situation a changé.

De plus en plus souvent, les pays qui s’occupent de l’exploitation

souhaitent également prendre à leur compte le raffinage et, évidemment,

la vente. C’est la raison qui a amené Femont SA dans le

lointain Chili, à 3.500 mètres d’altitude, afin de s’intégrer au projet

Radomiro Tomic de Codelco. Il s’agit d’un projet de construction

d’une unité de raffinage (electrowinning) d’une capacité annuelle de

120.000 tonnes de cuivre. La mission consistait en la conception

d’un système de pont roulant qui devait permettre d’automatiser

l’ensemble du processus d’électrolyse. Le raffinage du cuivre s’opère

en plusieurs étapes successives: le broyage, le lavage, le nettoyage,

le tamisage, ... du minerai de cuivre. Le minerai est ensuite

mélangé et dissout dans un mélange spécifique d’acides. C’est

ainsi que l’on obtient, en définitive, l’électrolyte. A partir de cet électrolyte,

on fait déposer, par voie électrochimique, le cuivre sur des

cathodes réalisées en plaques inoxydables. Pendant l’étape suivante,

les cathodes sont ôtées du bain d’électrolyse et dépouillées

du cuivre. Une machine, comprenant d’immenses couteaux, coupe

réellement le cuivre d’une seule traite des cathodes. On obtient ainsi

des tôles de cuivre qui sont ensuite évacuées par des convoyeurs

ou autres moyens. Les cathodes en plaques “vierges” retournent

ensuite dans le bain d’électrolyse.

Des exigences élevées

L’unité d’électrolyse comporte quatre parties, construites deux par

deux dans leurs prolongements respectifs, et elle couvre une surface

de la taille d’un terrain de football (environ 200 x 40 m). Chaque

partie a une largeur de 18 m et une longueur d’environ 100 m. Cette

dernière est subdivisée en 76 rangées composée, chacune, de 2

cellules. Une installation de convoyage traverse ces différentes parties

et transporte les cathodes, porteuses de cuivre, vers et à partir

de la machine de dépouillement. La mission de Femont SA était de

concevoir un pont roulant qui puisse se déplacer sur toute la longueur

(200 m) et qui soit équipé d’un système permettant d’ôter

automatiquement les plaques des cathodes des cellules en temps

voulu, de les amener au convoyeur et de les ramener automatiquement,

après dépouillement, vers leur emplacement voulu dans les

cellules (chaque cellule contient 60 cathodes et 61 anodes). Femont

SA a développé deux ponts roulants, équipés chaque fois de 2

palanches, qui permettent au système la préhension automatique

de 20 plaques de cathode par palanche. Une fois par an, les cellules

sont entièrement vidées. Dans ce but, on a conçu une

palanche spéciale, de construction modulaire, qui permettra d’ôter

également les anodes du bain. Le mot clé était évidemment l’automatisation

mais les exigences du projet ont fait que le défi était loin

d’être simple. Chaque pont roulant dispose de son propre système

de contrôle, comprenant un panneau d’opération Panelmate+ 1000

pour la visualisation des alarmes et l’introduction des paramètres

ainsi que 2 PLC Quantum TSX 213, munis des cartes nécessaires

(carte de comptage, carte ASCII pour la communication sérielle, I/O

analogiques et digitaux, ...), dans un réseau Modbus+. Ce système

de contrôle décentralisé doit évidemment pouvoir dialoguer avec le

système de supervision mais ... un pont roulant est un engin mobile.

On a donc conçu un système de communication de données via

suite page 18


Raffinage efficace du cuivre

suite de la page 17

Modbus+. Dans son ensemble, le projet

Radomiro Tomic comprend une configuration

de 5 PLC Modicon Quantum TSX, de 205

entrées digitales (interrupteurs de fin de course,

encodeur absolu pour la finesse du positionnement

de la palanche, ...), de 41 sorties digitales

(entre autres pour la vitesse de référence des

drives), de 7 entrées analogiques (température,

mesure du poids de la palanche, ..) et de 6 sorties

analogiques (principalement pour la commande

des drives). Un système relativement

complexe qui a pu aboutir à bon port grâce,

surtout, à un partenariat très étroit. ■

18

laser (19.200 baud) dans lequel le positionnement du laser est

d’une importance cruciale puisque ce dernier est perpétuellement

en mouvement. Afin de pouvoir détecter et éviter en temps utile les

courts-circuits entre les électrodes dans les cellules, un système de

scanning IR a été installé sur le pont roulant pour contrôler les

contacts. D’autre part, on a prévu un système de prélèvement

d’échantillonnages qui vérifie les cathodes à intervalles réguliers

dans l'évolution d'adhérence du cuivre. En plus d’un certain nombre

d’autres systèmes très spécifiques, le pont roulant a été équipé d’un

système de positionnement très sophistiqué. Ce positionnement

doit se s’effectuer avec une précision de 2 mm: un défi considérable

à cause des jeux sur les roues, les guidages, .... Deux systèmes ont

été développés afin de garantir cette précision. Le premier est un

système à laser pour la mesure de la distance, le second est un système

visuel qui se trouve sur la palanche et qui assure la finesse du

positionnement.

Configuration

Au niveau des commandes, le système comprend une supervision

qui est connecté à un master PLC via un réseau redondant

Modbus+. Ce master PLC est également un Modicon Quantum TSX

213. Les communications vers les 4 PLC esclaves (2 par pont roulant)

s’effectuent, via un bridge/multiplexeur BM85 MB+, vers le

réseau Modbus+ des systèmes de contrôle décentralisés du pont

roulant. Comme on l’a déjà signalé, la communication avec ce système

s’effectue via un laser. Un second système à laser assure la

mesure de la distance, les données étant introduites dans le premier

PLC Quantum TSX 213 esclave via une carte ASCII. Les deux PLC

et le panneau d’opérations sont connectés entre eux par un réseau

En bref

Les grues, principalement celles à pont roulant

ou à portique, sont de plus en plus souvent

intégrées dans le processus de production.

Ces grues sont généralement des

installations automatiques ou semi-automatiques.

La physionomie de la construction

des grues s’en trouve profondément modifiée

et l’accent est mis aujourd’hui sur l’automatisation.

Femont SA a accumulé une

vaste expérience dans ce domaine. Le projet

Radomiro Tomic de Codelco, une unité de

raffinage de cuivre, en est un parfait

exemple. Pour ce projet, Femont SA a fourni

deux ponts roulants entièrement automatisés

qui présentent les caractéristiques suivantes:

• des palanches spéciales interviennent

directement dans le processus de production

;

• chaque pont roulant est équipé d’un système

de contrôle décentralisé ;

• ce système de contrôle décentralisé comprend

2 PLC Modicon Quantum TSX 213

qui sont connectés au panneau de

contrôle via un réseau Modbus+ ;

• la communication entre le système décentralisé

et le mastersystème, également sur

base d’un PLC Modicon Quantum TSX

213, s’effectue via un système à laser ;

• l’ensemble du système de production est

connecté au système de supervision via

un réseau redondant Modbus+.

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