Махландская плотина защищает население, дома и исторические достопримечательности поймы Махланда от возможных разрушений при разливе Дуная. Но система, оборудованная примерно 130 полностью автоматизированными насосами, шлюзными воротами и станциями электроснабжения, соединенными в сеть с кольцевым резервированием, которая простирается более чем на 36 километров, не является статичной и пассивной. В реальности она представляет собой одну из крупнейших взаимосвязанных структур автоматизации в Центральной Европе. Проект был выполнен Electro & Electronic Landsteiner, компанией, специализирующейся на автоматизации, с большим опытом инженерной защиты окружающей среды, которая пользуется системами B&R.
Реки там, где должны быть городские улицы и площади. Лодки и вертолеты, направленные для спасения и доставки жителей в безопасное место. К сожалению, все это стало привычным для жителей региона Махланд в Австрии. Пойма Дуная между городами Маутхаузен и Грайн в немалой степени обязана своим знаменитым плодородием частому затоплению. Планы по более организованной комплексной системе защиты существовали задолго до разрушительного наводнения 2002 года, в результате которого целые деревни были смыты, а население переселено в регионы, расположенные выше.
Первоначальные планы были составлены после наводнения 1991 года, но потребовали основательного пересмотра через десять лет в свете колоссальных последствий наводнения в 2002 году. Махландская плотина, завершенная в 2012 году, имеет общую длину свыше 36 километров и поэтому является крупнейшим сооружением для защиты от наводнений, построенным в Европе. Это историческое сооружение стоимостью около 182 миллионов евро теперь защищает почти 22 000 людей от грядущих катаклизмов.
Полная автоматизация и высокая степень готовности
Махландская плотина не является статичной и пассивной. Помимо около 29 километров земляных запруд, 7 километров защитных стен (некоторые из них – передвижные) противопаводкового канала длиной 9 километров, также имеется 32 удерживающие конструкции, которые могут быть закрыты по требованию, чтобы устранить незаполненные пространства. В 72 насосных станция системы находится 248 насосов, которые могут суммарно перемещать 50 000 литров воды в секунду из окружающего района в пределы запруд. Структуру запитывают 24 станции, подающие до 8,8 мегаватт электроэнергии. Обычно управляемые как трансформаторные станции они также оснащены дизель-генераторами на случай прерывания напряжения в сети.
"В случае аварии это системы должны включиться автоматически с абсолютной надежностью, – говорит Антон Вальмюллер, управляющий директор компании, эксплуатирующей плотину. – Поэтому мы стандартизировали наши насосы и предусмотрели в проекте исключительный уровень безопасности". Максимальные требования предъявляются и к технике управления системой.
Монументальный проект автоматизации
Как в случае всех проектов с бюджетным финансированием, конкурс на постройку Махландской плотины был объявлен на всей территории ЕС. Конкурс на оснащение контрольно-измерительными устройствами и средствами управления всех восьми сегментов плотины выиграла компания Electro & Electronic Landsteiner как часть совместной тендерной заявки, в которой также участвовали компании, занимающиеся механическими инженерными конструкциями и стальными гидравлическими системами. Семейное предприятие Landsteiner, основанное в Амштеттене, Австрия, в 1966 году, производит системы распределения и управления электроэнергии, а также распределительную и управляющую аппаратуру в сборе, подлежащую типовым испытаниям.
За десятки лет работы компания накопила обширный опыт в оснащении систем промышленного и экологического назначения электроникой, контрольно-измерительными приборами и средствами управления, а также техникой управления процессами и системами ЧМИ. С помощью самых передовых технологий они разрабатывают сверхсовременные решения с максимальной эксплуатационной стабильностью. "Хотя у нас большой опыт в этой области, Махландская плотина была уникальным проектом из-за своего огромного размера, – вспоминает Франц Райзингер, который отвечает за управление оборудованием и процессами в Landsteiner в течение 15 лет. – Из-за того, что сегменты системы простирались почти на 40 километров, это стало крупнейшим и единственным в своем роде проектом автоматизации за всю 50-летнюю историю нашей компании".
Резервируемая, распределенная интеллектуальная система
Центральный пункт управления находится в головном офисе компании, эксплуатирующей плотину, в городе Перг – административном центре округа. Отсюда каждый сегмент системы имеет надежную резервируемую связь VPN с телекоммуникационной сетью. В случае отказа обеих линий они также могут переключиться на беспроводное соединение. Индивидуальные станции внутри каждого сегмента взаимосвязаны оптоволоконными кабелями.
Контроллеры вдоль дамбы обмениваются данными с соответствующими контроллерами в центральном пункте управления. Они управляют обменом данными между индивидуальными сегментами и двумя резервными серверами главного компьютера. В целом Махландская система активной защиты от наводнений представляет собой единую систему, которая состоит из почти 130 контроллеров, объединенных в сеть с кольцевым резервированием, способную выдержать большие нагрузки.
Испытанная техника для распределенного управления
Локальные станции управления решают свои сложные задачи. Свыше 100 каналов ввода/вывода осуществляют мониторинг и сравнение результатов измерений от резервных датчиков. Эти датчики измеряют уровень воды в Дунае и его притоках, позиции шлюзных ворот, состояние насосов, а также предупредительные сигналы и резерв топлива аварийных генераторов. Также они управляют разными дисплеями. Кроме того, на локальных контроллерах работает мощный контур управления уровнем. Аппаратура измерения мощности на каждой станции и приводы для насосов и шлюзных ворот связаны по PROFIBUS, а коммуникация на диспетчерском уровне реализована через TCP/IP.
Оборудование управления смонтировано непосредственно на каждых шлюзных воротах, каждом насосе или станции электроснабжения. Одни из них расположены в отдельных зданиях, а другим требуются шкафы управления на открытом воздухе. Ключевые критерии выбора для компонентов системы включали в себя компактную прочную конструкцию и, учитывая потенциальную необходимость управления ими посредством аварийного генератора, – низкое энергопотребление. Специалисты по автоматизации в B&R предоставили ПЛК и модули ввода/вывода из своей компактной серии X20 для распределенного управления, а также терминалы Power Panel 45 с сенсорным экраном 5,7" для локального мониторинга и управления.
Передовая техника и необходимая поддержка
Много лет компания Landsteiner доверяет исключительно системам и компонентам автоматизации B&R. "Универсальная система X20 не только очень компактна и чрезвычайно прочна, но и имеет практически непревзойденное соотношение "цена/производительность", – поясняет Райзингер. – Их среда разработки Automation Studio объединяет все инструменты, необходимые нам для разработки и тестирования всего решения – устройств управления, ЧМИ, коммуникации, всего – как единого интегрированного блока".
MDB Machland-Damm Betriebs GmbH – компания, эксплуатирующая плотину, делает акцент и на других характеристиках решения B&R. "Нам нужна эта система для надежной работы в течение многих десятилетий, – говорит Вальмюллер. – Поэтому важно, чтобы мы могли положиться на долговременную эксплуатационную готовность устройств и компонентов B&R, а также на их знаменитую региональную службу поддержки".
Легко модернизируемые средства автоматизации
Чтобы исключить вероятность неприятных сюрпризов при обслуживании или расширении прикладной системы, B&R предлагает беспрецедентную степень совместимости. "Вам не нужно беспокоиться о том, на каком ЦПУ будет выполняться программа, пока вы занимаетесь разработкой, – радостно сообщает Райзингер. – А на вопрос о том, какие каналы будут использованы для коммуникации, не требуется отвечать во время программирования – это просто задача конфигурирования соответствующего контроллера шины". В сотрудничестве с B&R компания Landsteiner создала единую программу, содержащую все технические функции для станций насосов и шлюзных ворот. Контроллеры просто извлекают нужные параметры конкретных станций автоматически.
Новые или модифицированные функции программируются и тестируются в Landsteiner, а затем отправляются в систему защиты от наводнений с помощью функции дистанционной передачи данных. Возможность разработки автономных программных модулей позволяет вводить модификации, не прерывая работу. Они могут добавляться к существующей системе без необходимости в повторной валидации всех остальных компонентов.
Все программное обеспечение для Махландской плотины, включая все системы управления, ЧМИ и коммуникаций, разрабатывается и тестируется в Амштеттене с применением среды разработки Automation Studio и доставляется к месту назначения с помощью дистанционной передачи данных. Возможность разработки автономных программных модулей и их добавления в существующую систему позволяет вводить модификации, не прерывая работу. Поскольку программное обеспечение легко передается на любой другой ПЛК B&R, Махландская плотина обеспечивается подходящими аппаратными средствами в течение многих поколений контроллеров.
"Нам нужна эта система для надежной работы в течение многих десятилетий. Поэтому важно, чтобы мы могли положиться на долговременную эксплуатационную готовность устройств и компонентов B&R, а также на их знаменитую службу поддержки". Антон Вальмюллер, управляющий директор, MDB Machland-Damm Betriebs GmbH
"Универсальная система X20 не только очень компактна и чрезвычайно прочна, но и имеет непревзойденное соотношение "цена/производительность". Франц Райзингер, начальник отдела управления оборудованием и процессами, Landsteiner
Проверено на практике
"Когда вода в притоках Дуная начинает подниматься, у нас поднимается кровяное давление, – говорит Вальмюллер. – Но когда сильнейшее наводнение произошло в 2013 году, крупнейшая в мире взаимосвязанная система X20 впечатляюще продемонстрировала, что она готова ко всему".