Траскон Текнолоджи
промышленная автоматизация

Волго-Донской судоходный канал
им. В. И. Ленина

Реконструкция системы управления судоходными шлюзами

Проектирование, изготовление и введение в эксплуатацию информационно-управляющей системы технологической безопасности судопропуска (ИУС ТБС) с системами электроснабжения на 15-ти шлюзах ФБУ «Администрация Волго-Дон»

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 наша компания осуществила разработку проекта «Реконструкция систем электрооборудования приводных механизмов ворот и затворов шлюзов Волго-Донского ГБУВПиС» в составе 13 шлюзов Волго-Донского судоходного канала и 2 шлюзов Цимлянского гидроузла.

Подавляющее большинство работающих сегодня систем управления судоходными гидротехническими сооружениями (СГТС) были созданы на базе релейно-контакторных схем, морально и физически устарели, многократно выработали свой ресурс и требуют капитального ремонта или замены. Альтернативой релейно-контакторным схемам являются системы управления, создаваемые на базе микропроцессорной техники.

Судоходные шлюзы - технически сложные и особо опасные объекты,
в силу чего к созданию информационно-управляющей системы транспортной безопасности судопропуска (ИУС ТБС) допускаются только организации, имеющие достаточную подтвержденную квалификацию.

В течение 2009-2011 г.г. сотрудниками Компании был разработан и введен в действие национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 54369-2011 «Проектирование, изготовление и введение в эксплуатацию систем управления электрооборудованием для обеспечения технологического процесса судопропуска на вновь вводимых, реконструируемых и подлежащих капитальному ремонту судоходных шлюзах».

Судоходные шлюзы - технически сложные и особо опасные объекты,
в силу чего к созданию информационно-управляющей системы транспортной безопасности судопропуска (ИУС ТБС) допускаются только организации, имеющие достаточную подтвержденную квалификацию.

ИУC ТБС - автономная многоуровневая резервированная система автоматического управления - обеспечивает технологическую безопасность судопропуска как в штатных, так и в аварийных режимах функционирования, включая ситуации однократного отказа любого внутреннего элемента системы, и 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»

оказывающее существенное влияние 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

Как это было

С апреля 2009 года по настоящее время на Волго-Донском судоходном канале полностью реконструированы системы управления судопропуском на трех шлюзах, а к началу 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.

Единая автоматизированная информационно-управляющая система

Перспективная разработка в составе единой системы диспетчеризации (ЕСД) и системы контроля (мониторинга) состояния сооружений и оборудования (СКС).

Главные цели создания ЕСД:
- 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 (ИУС) 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

АРМ диспетчера судоходного 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.

На мониторы автоматизированного рабочего места(АРМ) 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.

Специализированные автоматизированные системы мониторинга (САСМ)

САСМ
ЭНЕРГОДИСПЕТЧЕРА

Основные выполняемые функции:

Мониторинг работы и дистанционное управление системами энергоснабжения технологических 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 информаци

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 разработанной информационно-управляющей системы

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.

Структура ИУC ТБС

Первый технологический уровень

В состав 1 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 2 уровня входят: промышленные контроллеры, выполняющие программу управления исполнительными механизмами шлюза, местные пульты управления и модули передачи сигналов
(обеспечивают получение сигналов от датчиков 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 3 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 4 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.

Волго-Донской судоходный канал им. В. И. Ленина

Волго-Донской судоходный канал
им. В. И. Ленина