Система управления судоходными шлюзами

Одним из приоритетных направлений деятельности компании «Траскон Текнолоджи» является проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию систем управления судоходными гидротехническими сооружениями (СГТС). Подавляющее большинство работающих сегодня систем управления СГТС были созданы более 45 лет назад на базе релейно-контакторных схем. Данные системы морально и физически устарели, многократно выработали свой ресурс и требуют капитального ремонта или замены. Мы разработали альтернативу.

С апреля 2009 года по настоящее время на Волго-Донском судоходном канале полностью реконструированы системы управления судопропуском на трех шлюзах, а к навигации 2011 года полностью введено в строй еще 4 Информационно-Управляющих Системы Технологической Безопасности Судопропуска (ИУС ТБС)*.

ИУС ТБС каждого шлюза интегрирована в систему оперативно-диспетчерского управления гидросооружениями и судоходством, в состав которой входят АРМы: главного диспетчера, диспетчера Волго-Донского судоходного канала, диспетчеров Донского и Цимлянского РГСиС, а так же начальников вахт шлюзов.

ИУС ТБС предназначена для:

• Осуществления технологического процесса судопропуска, в том числе при наличии однократной неисправности, в автоматизированном режиме;
• Реализации и контроля состояния блокировок безопасности и защитных блокировок;
• Максимального снижения влияния «человеческого фактора» на безопасность судопропуска;
• Осуществления видеонаблюдения всех этапов судопропуска;
• Архивирования данных о процессе судопропуска, в том числе данных с видеокамер;
• Взаимодействия с иными информационными и управляющими системами как шлюза, так и канала в целом

О единой автоматизированной информационно-управляющей системе

Перспективной разработкой является создание единой автоматизированной информационно-управляющей системы (ЕАИУС) в составе единой системы диспетчеризации (ЕСД) и системы контроля (мониторинга) состояния сооружений и оборудования (СКС).

Главными целями создания единой автоматизированной информационно-управляющей системы является – внедрение инновационных технологий управления объектами технологической инфраструктуры канала, предупреждение аварийных ситуаций, связанных с работой оборудования сооружений, повышение безопасности, снижение времени простоя канала в случае возникновения нештатных ситуаций, улучшение качества обслуживания судов проходящих по каналу.

Единая автоматизированная информационно-управляющая система получает данные от всех объектов технологической инфраструктуры канала и включает в себя следующие основные части:

• Системное оборудование на каждом объекте технологической инфраструктуры канала.
• Комплекс специализированного программного обеспечения.
• АРМ диспетчера судоходного канала.
• Специализированные автоматизированные системы мониторинга (САСМ).
• Оборудование передачи данных.

Об АРМ диспетчера судоходного канала

На мониторы автоматизированного рабочего места диспетчера канала выводится информация о типе, местоположении и параметрах движения судов по территории канала и на подходах к нему, уровне воды в бьефах и камерах шлюзов, технологическом состоянии судоходных шлюзов, состоянии оборудования ИУС ТБС каждого шлюза, состоянии регуляторов водного режима канала.

Основные выполняемые функции:

• Автоматизированная подготовка распоряжений и указаний по судопропуску для вахтенных дежурных шлюзов, дистанционное управление водным режимом канала.
• Специализированное ПО для оптимизации судопропуска через канал с учетом экономии энергоресурсов.
• Фиксация всех действий по судопропуску и работе оборудования в базе данных.
• Автоматизированная подготовка отчетной и статистической информации.

О специализированных автоматизированных системах мониторинга (САСМ)

САСМ ЭНЕРГОДИСПЕТЧЕРА

Основные выполняемые функции:

• Мониторинг работы систем энергоснабжения технологических объектов канала.
• Дистанционное управление системами энергоснабжения объектов канала.
• Мониторинг работы и дистанционное управление агрегатами насосных станций с учетом потребности водных ресурсов на судопропуск.
• Контроль параметров внешнего энергоснабжения и учет потребления энергоресурсов.
• Фиксация всех действий по работе оборудования в базе данных.
• Автоматизированная подготовка отчетной и статистической информации.

САСМ СЛУЖБЫ АВТОМАТИКИ

Основные выполняемые функции:

• Мониторинг работы силового электрооборудования и систем автоматики.
• Автоматический подсчет наработки и остаточного ресурса всех элементов систем автоматики и силового оборудования.
• Автоматизированное планирование и учет работ по обслуживанию оборудования.
• Автоматизированная подготовка отчетной и статистической информации.

САСМ СЛУЖБЫ МЕХАНИКОВ

Основные выполняемые функции:

• Мониторинг состояния и параметров работы механического оборудования.
• Дистанционная диагностика состояния механизмов.
• Автоматизированное планирование и учет работ по обслуживанию оборудования.
• Автоматизированная подготовка отчетной и статистической информации.

САСМ СЛУЖБЫ ГИДРОТЕХНИКОВ

Основные выполняемые функции:

• Мониторинг гидротехнических и геодезических параметров сооружений канала.
• Накопление информации по наблюдениям и исследованиям гидротехнических объектов в базе данных.
• Анализ данных и подготовка отчетов о состоянии гидротехнических объектов.

Особенности

Несмотря на то, что все шлюзы в известной степени похожи по исполняемым функциям, построению и протекающим физическим процессам, каждый шлюз в силу места расположения, перепадов уровней бьефов и многого другого представляет собой уникальное сооружение. Соответственно система управления каждого шлюза как правило имеет свои особенности.

При проектировании информационно-управляющей системы технологической безопасности судопропуска (ИУС ТБС) специалисты компании «Траскон Текнолоджи» разработали и применили на практике подход, позволяющий унифицировать систему управления практически для любого СГТС, невзирая на его возможную уникальность, а именно:

• Проектирование ИУС ТБС осуществляется на базе стандартизованных силовых, коммутирующих и управляющих блоков в виде электромонтажных шкафов, при этом идеология построения блоков не изменяется в зависимости от количества камер шлюза, количества галерей, конфигурации ворот шлюза и т.п.;
• Компоновка системы управления осуществляется из указанных блоков, объединенных промышленной сетью передачи данных;
• Особенности характеристик шлюза, в том числе и алгоритмическая составляющая управления, учитываются с одной стороны в программном обеспечении контроллеров ИУС ТБС, с другой стороны – в номиналах используемых силовых и коммутирующих элементов;
• Построение ИУС ТБС осуществляется в виде резервированной системы, в результате чего однократный отказ какого-либо ее компонента не приводит к останову выполнения технологического процесса судопропуска;
• Реализуется возможность проведения замены отказавшего оборудования без общего отключения питания системы, так называемая «горячая замена».

Указанная концепция построения системы имеет следующие особенности:

• Вычислительная, т.е. управляющая часть системы построена на модульных программируемых промышленных контроллерах;
• Система легко модифицируется под различные параметры СГТС;
• Высокая надежность системы обеспечена ее резервированием;
• Система оснащена средствами самодиагностики, что упрощает ее эксплуатацию и значительно снижает затраты на возможный ремонт;
• Возможность интеграции ИУС ТБС нескольких шлюзов в единую информационную сеть с единым координационным центром и возможность выдачи данных на более высокий уровень.

Структура ИУС ТБС

Информационно-управляющая система технологической безопасности судопропуска строится по многоуровневой иерархической схеме.

Первый технологический уровень

В состав первого технологического уровня входят: технологические датчики, измерительные приборы и силовая исполнительная аппаратура.

• В составе приводов ворот и затворов применены резервированные асинхронные электродвигатели, работающие под управлением преобразователей частоты.
• В состав сборок шкафов входят основной и резервный комплекты силового оборудования.
• Контроль положения ворот и затворов осуществляется цифровыми датчиками, способными измерять положение с точностью до 0,05 мм.
• Контроль нагрузки на механизмы осуществляется современными измерительными системами, способными измерять нагрузку в реальном масштабе времени.

Второй технологический уровень

В состав второго технологического уровня входят: промышленные контроллеры выполняющие программу управления исполнительными механизмами шлюза, местные пульты управления и модули передачи сигналов, обеспечивающие как получение сигналов от датчиков, так и выдачу управляющих сигналов на исполнительные элементы системы.

• Контроль положения механизмов и управление силовым оборудованием осуществляет резервированный промышленный программируемый контроллер;
• Система управления собрана по модульному принципу и обеспечивает возможность оперативной замены любого модуля без остановки технологического процесса.
• Для проведения регламентных работ на механизме и местного управления применены релейный и цифровой пульты управления.

Третий технологический уровень

В состав третьего технологического уровня входят: центральный контроллер, выполняющий программу общесистемного управления шлюзом путем формирования заданий для контроллеров второго уровня и центральный пульт управления.

• Центральный пульт управления содержит два сенсорных графических терминала, при выходе из строя одного из них, процесс управления производится при помощи второго.
• Управление технологическим процессом шлюзования и контроль блокировок безопасности осуществляет резервированный промышленный программируемый контроллер.
• Взаимодействие между контроллерами 2 и 3 уровней осуществляется через кольцевую сеть передачи данных. Физическая среда - оптоволоконный кабель.

Четвертый технологический уровень

В состав четвертого технологического уровня входят: видеосистема, обеспечивающая запись и хранение видеоархивов и АРМ инженера, предназначенный для настройки параметров ИУС ТБС и ведения журнала событий.

• На пульт инженера выводится вся необходимая информация для обслуживания системы и настройки параметров механизмов.
• Система технологического видеонаблюдения позволяет производить круглосуточное наблюдение и архивирование видеоинформации о процессе шлюзования.

Первые три уровня системы являются дублированными (резервированными) в результате чего при однократном отказе оборудования ИУС ТБС обеспечивает технологический процесс судопропуска в штатном режиме.

Четвертый уровень системы, как правило, выполняется нерезервированным, поскольку не оказывает влияния на безопасность судопропуска, а служит для сервисных функций.

Предложенная структура легко модифицируется под любую конфигурацию шлюза и любой состав механизмов, путем включения необходимых унифицированных блоков и загрузки соответствующего технологического программного обеспечения.

Оборудование

ИУС ТБС выполняется на базе стандартизованных силовых, коммутирующих и управляющих блоков в виде электромонтажных шкафов. Расчет цены системы управления производится на основании параметров объекта управления.

* В рамках исполнения положений Федерального закона Российской Федерации от 21 июля 1997г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений», а также реализации мероприятий подпрограммы «Внутренние водные пути» федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 5 декабря 2001 года №848 компания «Траскон Текнолоджи» осуществила разработку проекта «Реконструкция систем электрооборудования приводных механизмов ворот и затворов шлюзовВолго-Донского ГБУВПиС» в составе 13 шлюзов Волго-Донского судоходного канала и 2 шлюзов Цимлянского гидроузла, и в настоящее время выполняет проекты по реконструкции электрооборудования СГТС для других водных бассейнов РФ.