Методические указания по практической автоматизации

Что нового можно рассказать об автоматизации? IT-издания изобилуют материалами технического и описательного характера на эту уже вполне проработанную тему. И тем не менее, результаты предварительного опроса читателей отражают активный интерес к информации, в которой описан практический опыт внедрения реальных проектов. Именно поэтому редакция приняла решение опубликовать интервью с человеком, под руководством которого современные методы управления ТП приходят в такую сложную и закрытую сферу, как судостроение. Максим Лавров возглавляет отдел системотехники петербургской компании "Валком", одного из ведущих производителей систем судовой автоматики. Основная задача интервью -передать все особенности создания АСУТП на судах.

Петербургская компания "Валком" уже больше 15 лет известна как производитель высокоточного измерительного оборудования и систем автоматики для судов. Такое наукоемкое производство, к сожалению, в последние годы стало необычным для России. Расскажите, пожалуйста, о продукции VALCOM и о том, как она создается.

История появления продукции, выпускаемой фирмой "Валком", связана с началом "перестройки" в Советском Союзе. Отсутствие финансирования от оборонного комплекса заставило группу специалистов в области кораблестроения и приборостроения заняться конверсионными работами. Результатом этого стало создание абсолютно новых типов устройств для измерения уровня, давления и температуры. Часть этих устройств запатентована во всем мире. Эти приборы являются базовыми для любых систем автоматики.

В каких сферах отечественной промышленности востребованы такие системы?

Основные потребители нашей продукции — судостроительные заводы и верфи, фрахтовые компании, нефтяные компании и нефтеперерабатывающие заводы. Среди клиентов — "Выборгский судостроительный завод", "Адмиралтейские верфи" "ЮКОС", "Газпром" , "Лукойл”. Когда экономический эффект напрямую зависит от объемов добытой или перевозимой жидкости, без высокоточных датчиков не обойтись. Именно они лежат в основе и системы контроля грузовыми операциями, и системы судовой сигнализации.

На каких судах в основе системы контроля грузовыми операциями лежат интеллектуальные датчики?

На танкерах. Грузом может быть нефть, нефтепродукты, химические вещества, кислоты и даже пищевые масла. На судах измерительное оборудование кроме уровня перевозимой жидкости контролирует посадку судна: осадка, крен, дифферент. Поэтому и суда могут быть самые разные: сухогрузы, буксиры, буровые установки, плавучие доки.

Применение измерительного оборудования для контроля грузовых операций вполне закономерно, но Вы говорили об использовании датчиков еще и в системе судовой сигнализации. Управляемые технические средства такой системы можно перечислить?

В первую очередь, это главный двигатель, электростанция, дизель-генераторы, вспомогательное оборудование. В систему поступает огромное количество самых разных параметров. На основе этих данных механики управляют судовой техникой. Ключевая информация стекается в регистратор данных рейса — это "черный ящик" на судне.

То есть судовая сигнализация нужна для управления, а не для защиты от несанкционированного проникновения?

Нет, почему? Иногда система также сигнализирует о вскрытии каюты капитана или судового сейфа.

Системы разрабатываются конкретно для каждого судна?

Существует стандартный набор аппаратных средств, рассчитаны схемы их оптимального применения. Техническое решение подбирается на основе поставленной заказчиком задачи. Как правило, задачи ставят одни и те же: управление судовыми ТС, мониторинг ходовых параметров, управление грузовыми операциями и аварийно-предупредительная сигнализация машинного отделения. Поэтому, хоть мы и стараемся следить за новинками, набор применяемых устройств практически не меняется. Правда, требования к функциональности и производительности системы могут быть такими, что сигнализаторы, датчики, контроллеры, компьютеры используются от самых разных производителей. Именно поэтому для коммутации выбирают сетевое оборудование, совместимое почти с любой техникой.

Локальная технологическая станция управления грузовой системой

Кроме совместимости, какие еще характеристики сетевого оборудования являются определяющими в оснащении судов?

На судах по требованию Морского Регистра РФ все линии связи системы сигнализации должны быть резервированы. Поэтому такая важная функция, как резервированное кольцо MOXA Turbo Ring нам очень важна. В качестве альтернативы можно использовать коммутаторы Hirschmann, которые также поддерживают кольцевую топологию соединения. По сравнению с MOXA, у них есть важное преимущество — сертификат немецкого регистра Germanischer Lloyd. Кроме того, у них небольшой, крепкий корпус, меньшая теплоотдача. К сожалению, только цена почти в 5 раз больше.

Раньше мы применяли схему с использованием промышленного коммутатора Hirschmann и офисного коммуникатора D-link с поддержкой протокола Spanning Tree. Резервирование линий обеспечивалось путем очень сложных переплетений проводов. Но проблема была даже не в этом. Контроллеры фирмы WAGO, которые мы используем для сбора информации, опрашиваются с частотой 5-10 раз в секунду и следят за сотнями сигналов. Объем передаваемой информации достаточно большой, сеть сильно загружена. При обрыве Ethernet-кабеля сеть Spanning Tree восстанавливала работоспособность за время от 2 до 5 секунд, при этом терялась связь с контроллерами, и требовалось до половины минуты на ее восстановление. Технология MOXA Turbo Ring, которую мы сейчас используем, требует для переключения на резервную связь всего лишь несколько десятых долей секунды, позволяя контроллерам быть всегда на связи.

Щит ИСУТС (интегрированной системы управления техническими средствами) в машинном отделении

В системах судовой автоматики (да и не только судовой) необходимы функции самодиагностики. Именно поэтому вторая по важности для нас функция коммутаторов MOXA — сигнализация обрыва. Сейчас они оснащены одним реле, но хорошо бы, чтобы их было по 2 на каждый канал или даже каждый разъем.

Морская деятельность всегда была и остается прибыльным делом. К 2000 году судостроение постепенно вышло из кризиса, связанного с отсутствием платежеспособного спроса на внутреннем рынке. В 2001 году правительство предприняло ряд законодательных и практических мер в поддержку отрасли, что привело к активизации работы судостроительных предприятий. В течение ближайших 3-5 лет эксперты прогнозируют дальнейшую стабилизацию и рост не только в сфере экспортноориентированного военного кораблестроения, но и в гражданском судостроении. Поэтому растущий интерес к компаниям, обслуживающим это перспективное направление, вполне закономерен.

Вы упомянули, что основные преимущества МОХА — резервированное кольцо и сигнализация обрыва, а у Hirschmann — удачный корпус и сертификат немецкого морского регистра. Но компания МОХА год назад тоже получила аналогичный сертификат на свое оборудование — норвежский Det Norske Veritas.

К сожалению, слышу об этом впервые, хотя для нас это имеет огромное значение. Система разрабатывается и создается под надзором Морского Регистра. В случае, когда каждый элемент схемы имеет соответствующие документы, это очень облегчает процесс сертификации.

Такие строгие требования к надежности системы, наверное, связаны с тем, что на судах есть специфические для применения сетевого оборудования условия: перебои питания, вибрация, экстремальные температуры?

Проблем с питанием на судне никаких нет. С ГРЩ в систему поступает 220 вольт, преобразуется в блоке питания в 24 вольт постоянного тока и раздается остальным компонентам системы. Все питание резервированное. Запыленности и влажности тоже нет, поскольку работают системы вентиляции и кондиционирования. Отрицательные температуры на судне — это только температуры хранения, когда оборудование хранится на складе или судно находится в консервации. А вот температура в шкафах в машинном отделении может достигать 60-70 градусов и вибрация очень сильная. Настолько, что в компьютерах жесткие диски просто разрушаются, и чтобы этого избежать приходится монтировать оборудование на тросовых амортизаторах.

Вдобавок еще и сильнейшие электромагнитные помехи. На компьютерном мостике одного из оснащенных нами судов акустические колонки иногда издают самопроизвольно очень интересные звуки. Несмотря на то, что все оборудование имеет сертификаты на электромагнитную совместимость. К сожалению, решить эту проблему с помощью оптоволокна нельзя. Редкий судовой монтажник может грамотно его протянуть.

К вопросу о квалифицированной технической поддержке. На судне есть специалист по технической поддержке сетевого, измерительного и компьютерного оборудования?

В рейсе такую технику никто не обслуживает. Если что-то выходит из строя, возникает критическая ситуация и приходится срочно высылать замену. Из огромного числа установленных управляемых коммутаторов был всего один, с которым не было никакой связи. То есть он работал как коммутатор, но изменить конфигурацию было невозможно. Еще один пробивал "ноль" на корпус, в результате чего по всему судну срабатывала сигнализация "изоляция главной сети" ГРЩ. К счастью проблема была тут же замечена, и ее удалось решить оперативной заменой. Было еще два "подвисания" свитча, когда до абонентов было не достучаться. Тогда попеременным включением-выключением всё удалось восстановить. Кстати, именно потому, что администрировать сеть в море некому, мы используем простые и далеко не самые современные свитчи MOXA 6008. Все последующие модели дороже, и их высокая функциональность часто не нужна. В данной ситуации, чем проще комплектующие, тем лучше.

А насколько сложной может быть Ethernet сеть корабля, сколько в среднем в ней узлов?

Например, один из текущих проектов — "Выборгский судостроительный завод" сейчас строит судно для Казахстана. На судне будут установлены: два компьютера на мостике в системе ИСУТС, один компьютер для грузовой системы, один панельный в машинном отделении, один — в канцелярии. Что касается контроллеров: в машинном отделении их два (один из них забит дискретными сигналами, второй аналогами), третий в системе управления насосами и задвижками грузовой системы. Все это связывают четыре восьмипортовых свитча, объединенные в сеть Turbo Ring. На каждый коммутатор приходится максимум 4 соединения, поэтому в случае необходимости к свободному порту всегда можно подсоединить ноутбук.

Как Вы считаете, насколько такие судовые системы будут востребованы в ближайшем будущем?

Можно уверено говорить, что сейчас — строительный танкерный бум. Верфи загружены по всему миру. Сегодня мы выходим на международный рынок, охвачено и ближнее и дальнее зарубежье — от Казахстана до Дании. Так что нашим специалистам в области судовой автоматизации в ближайшее время скучать без работы не придется.

Информация о компании

Компания "Валком" существует с 1990 г. Центр разработки, проектирования и производства находится в Санкт-Петербурге. За рубежом продукция компании выпускается и обслуживается по лицензии датской фирмой API Marine. В линейку продуктов компании входят высокоточные измерители уровня различных жидкостей (нефть, нефтепродукты), ультразвуковые сигнализаторы уровня, датчики давления, многоточечные измерители температуры, датчики плотности. Продукция VALCOM запатентована в РФ, ЕС, Японии, США. Среди клиентов компании — крупнейшие предприятия российской судостроительной отрасли — "Выборгский судостроительный завод" нижегородский судостроительный завод "Красное Сормово", "Адмиралтейские верфи", "Совком-флот", "Николаевский-на-Амуре судостроительный завод", Дальневосточный завод "Звезда", а также крупнейшие нефтяные компании России — "ЮКОС", "Лукойл", "Роснефть", "Сибнефть" "Транснефть", Сургутнефтегаз", "Газпром".