Laboratorium (IPMS) - System zarządzania zintegrowaną platformą okrętu

Drukuj

Laboratorium (IPMS) - System zarządzania zintegrowaną platformą okrętu (310/353)

lab ipms 01

Zdjęcie nr 1 laboratorium (stan na dzień 18.04.2019r.)

lab ipms 02

Zdjęcie nr 2 laboratorium (stan na dzień 18.04.2019r.)

lab ipms 03

Zdjęcie nr 3 laboratorium (stan na dzień 18.04.2019r.)

lab ipms 04

Zdjęcie nr 4 laboratorium (stan na dzień 18.04.2019r.)

Schemat laboratorium

lab ipms 05

OGÓLNE INFORMACJE

Wykaz skrótów
            CTM   -           Ośrodek Badawczo – Rozwojowy Centrum Techniki Morskiej S.A.
            DMA   -           ang. Dead Man Alarm
            SCADA          -           ang. Supervisory Control And Data Acquisition
            STANTOS™ -           System IPMS produkcji OBR CTM S.A.

Wyposażenie i projekt pracowni zostały odpowiednio przygotowane, tak aby zapewnić możliwość wykorzystania pracowni IPMS w realizacji wielu przedmiotów. Podstawowym założeniem projektowym było umożliwienie symulacji rzeczywistego, nowoczesnego systemu IPMS poprzez implementację sterowników PLC oraz stacji SCADA w szybkiej sieci przemysłowej pozwalającej na odwzorowanie układu okrętowego. Urządzenia wykonawcze są symulowane w oprogramowaniu, a także modelowane w warstwie sprzętowej dzięki wykorzystaniu szeregu podstawowych komponentów automatyki. Pozwala to na przeprowadzenie zajęć w bardzo szerokim zakresie: od projektowania i realizacji podstawowych podsystemów IPMS, przez łączenie podsystemów w sieć, aż po obsługę symulowanego systemu IPMS. Oprogramowanie SIMATIC Step 7 może zostać wykorzystane w zajęciach do programowania indywidualnych sterowników PLC wraz z osprzętem (np. do realizacji podsystemu), natomiast STANTOS™ do pokazania jak można konfigurować i obsługiwać system IPMS.

Dzięki proponowanej infrastrukturze możliwe będzie realizowanie przedmiotów takich jak: Sterowniki programowalne, Automatyka okrętowa, Automatyzacja okrętowych systemów energetycznych, Elektrotechnika i elektronika okrętowa, Wizualizacja procesów, Układy zasilania oraz Elementy i układy automatyki. Osprzęt sieciowy oraz konfiguracja sieci mogą zostać wykorzystane w trakcie przedmiotów Sieci komputerowe oraz Techniki cyfrowe i sieci komputerowe.

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU

Laboratorium IPMS wyposażone jest w Stacje Robocze, Panele Symulacyjne, Zestawy Sterowników PLC, Stację Symulacyjną oraz Modele Fizyczne urządzeń i systemów okrętowych. Architektura systemu w Laboratorium oparta jest na sieci ETHERNET RING wykonanej w topologii pierścienia. Dzięki topologii pierścienia sieć posiada zwiększoną odporność na awarie i pozwala zachować sprawność systemu nawet po uszkodzeniu niektórych jego elementów komunikacyjnych jak kable lub przełączniki sieciowe.

STACJE ROBOCZE

Laboratorium IPMS wyposażone jest w 10 Stacji Roboczych, będących platformą sprzętową dla Systemu STANTOS™ realizującego wszystkie funkcje alarmowo-kontrolne, zarządzania danymi, wyświetlania dzienników historycznych oraz oprogramowania SCADA do tworzenia niezależnych aplikacji zarządzających automatyką przemysłową.

Stacje robocze zawierają:
- komputer PC (procesor Intel I7, 3GHz, 4 GB PaO, HDD 1TB, DVD)
- monitor LCD 24” HDMI
- klawiaturę
- mysz

Oprogramowanie systemowe i narzędziowe:
- Windows 10
- Oprogramowanie SCADA
- STANTOS™ IPMS

OPROGRAMOWANIE SCADA

Oprogramowanie SCADA produkcji OBR CTM S.A. to rozbudowane narzędzie do projektowania wizualizacji procesów. Wersja projektowa pozwala na wydajne projektowanie zaawansowanych aplikacji oraz posiada niezbędne drivery komunikacyjne dla urządzeń z zakresu automatyki przemysłowej i procesowej. Oprogramowanie SCADA pozwala m.in. na:
- obserwowanie procesu - informacje wyświetlane są w postaci graficznej na ekranie, przy czym następuje aktualizacja za każdym razem, gdy zmienia się stan procesu,
- sterowanie procesem - przykładowo można ustawić wartość z interfejsu użytkownika lub zadać sterowanie,
- nadzorowanie procesu - w przypadku krytycznego stanu procesu zostanie automatycznie uruchomiony alarm; jeżeli np. zostanie przekroczona predefiniowana wartość graniczna, na ekranie zostanie wyświetlone powiadomienie,
- archiwizowanie danych procesowych - wartości procesowe mogą zostać wydrukowane oraz archiwizowane elektronicznie,
- prezentację danych rzeczywistych i archiwalnych w postaci wykresów oraz tabel.

OPROGRAMOWANIE IPMS

STANTOS™ produkcji OBR CTM S.A. jest nowoczesnym systemem okrętowym zbudowanym w oparciu o najnowsze technologie i rozwiązania informatyczne. System wykorzystuje budowę modułową, dając możliwość łatwej konfiguracji komponentów programowych i funkcjonalności dedykowanych do konkretnych potrzeb klienta. Oprogramowanie zbudowane jest na bazie uniwersalnego frameworku SEFCOM, który jest podstawą innych systemów okrętowych realizowanych przez OBR CTM S.A. m.in. Systemu Zarządzania Walką SCOT™. Warstwa wizualizacji i sterowania procesami zrealizowana jest z wykorzystaniem otwartego oprogramowania SCADA produkcji OBR CTM S.A.

Kluczowe funkcje STANTOS™:
- monitorowanie i sterowanie parametrami systemów i sensorów
- udostępnianie listy alarmowej w formacie alfanumerycznym
- prezentacja trendów mierzonych parametrów analogowych
- nowoczesny intuicyjny interfejs użytkownika z grafiką wektorową
- rozbudowany system uprawnień użytkownika
- możliwość konfiguracji systemu w trakcie działania
- komunikacja sieciowa z wykorzystaniem inteligentnej szyny danych
- kontrola urządzeń sieciowych oraz automatyki
- wbudowana instrukcja użytkownika

System STANTOS™ zapewnia ponadto:
- monitoring i sterowanie: pompami, zaworami, urządzeniami HVAC
- pomiar poziomów w zbiornikach
- schematy mimiczne wysokiej rozdzielczości (grafika wektorowa)
- precyzyjną informację o źródle sygnału I/O

ZESTAWY STEROWNIKÓW PLC

Każde z 10 stanowisk laboratoryjnych wyposażone jest w zestaw automatyki ze sterownikiem PLC. Wszystkie elementy automatyki połączone są ze sobą szybką, redundantną siecią automatyki przemysłowej, pozwalającą na wzajemną komunikację.

Zestawy automatyki zawierają:
- Sterownik PLC S7-1500 (CPU 1511C-1 PN)
- karta pamięci SIMATIC Memory Card, 4 MB
- moduł wejść cyfrowych DI 16 x 24 V DC HF
- moduł wyjść cyfrowych DO 16 x 24 V DC/0,5 A ST
- szyna montażowa DIN (dedykowana) 160 mm
- zasilacz PM 70 W 120/230 V AC
- oprogramowanie STEP 7 Professional V15

Sterowniki PLC można programować do współpracy z Modelami Fizycznymi oraz Panelami Symulacyjnymi wykorzystując oprogramowanienarzędziowe STEP 7 Professional.

Możliwe języki programowania IEC:
- Język strukturalny (SCL)
- Język drabinkowy (LAD)
- Diagram bloków funkcyjnych (FBD)
- Lista instrukcji (STL)
- Programowanie sekwencyjne (GRAPH)

MODELE FIZYCZNE

Modele Fizyczne stanowią odwzorowanie rzeczywistych systemów okrętowych, ale są ich uproszoną reprezentacją w zakresie pozwalającym na zrozumienie mechanizmów działania systemu i przeprowadzenie ćwiczeń laboratoryjnych. Modele Fizyczne generują odpowiednie sygnały, które po przetworzeniu przez sterowniki PLC odbierane są przez System STANTOS™ i zobrazowane jako zdarzenia rzeczywistych systemów okrętowych. Ponadto Modele Fizyczne reagują na sterowanie realizowane ze Stacji Roboczych. Zestaw modeli fizycznych składa się z 5 stanowisk, które reprezentują 5 różnych systemów okrętowych.

Stanowisko 1 - System balastowy

Na stanowisku realizowane jest symulacyjne sterowanie instalacją balastową przez STANTOS™. Model fizyczny obejmuje sterowanie pompą balastową i zaworem balastowym oraz monitoring osiągnięcia granicznych wartości poziomu wody w zbiornikach poprzez czujniki pływakowe umieszczone w zbiornikach. Po osiągnięciu wartości granicznych praca pompy w danym kierunku nie jest możliwa. Model fizyczny zbudowany jest z dwóch zbiorników, pompy dwukierunkowej, zaworu elektromagnetycznego oraz dwóch pływakowych czujników poziomu.

Stanowisko 2 - System klimatyzacji

Na stanowisku realizowane jest symulacyjne sterowanie instalacją klimatyzacji przez STANTOS™. Model fizyczny obejmuje sterowanie wentylatorem klimatyzacji i żaluzjami oraz monitoring osiągnięcia pozycji krańcowych otwarcia/ zamknięcia żaluzji- zadziałanie czujników krańcowych umieszczonych na żaluzjach. Po osiągnięciu pozycji otwartej, potwierdzonej sygnałem z czujnika krańcowego otwarcia, możliwe jest uruchomienie wentylatora. W przypadku zamknięcia żaluzji podczas pracy wentylatora, następuje zatrzymanie wentylatora. Model fizyczny zbudowany jest z wentylatora, żaluzji wentylatorowych sterowanych elektrycznie oraz dwóch czujników krańcowych.

Stanowisko 3 - System paliwowy

Na stanowisku realizowane jest symulacyjne sterowanie instalacją paliwową przez STANTOS™. Model fizyczny obejmuje sterowanie pracą grzałki elektrycznej umieszczonej w zbiorniku paliwa oraz pomiar temperatury paliwa poprzez czujnik temperatury umieszczony w zbiorniku. Praca grzałki zależna jest od temperatury w zbiorniku. Model fizyczny zbudowany jest z grzałki elektrycznej, zbiornika oraz czujnika temperatury.

Stanowisko 4 - System pożarowy

Na stanowisku realizowane jest symulacyjne instalacją pożarową przez STANTOS™. Model fizyczny obejmuje sterowanie pracą pompy pożarowej i zaworu oraz monitoring wystąpienia pożaru poprzez czujnik dymu. Po wykryciu stanu alarmowego/pożaru (za pomocą testera czujników dymu) następuje wysterowanie zaworu, uruchomienie pompy pożarowej i woda przepompowywana jest ze zbiornika z wodą do zbiornika z zainstalowanym zraszaczem wodnym. Model fizyczny zbudowany jest z dwóch zbiorników, pompy dwukierunkowej, elektrozaworu, zraszacza umieszczonego w jednym ze zbiorników oraz czujnika dymu.

Stanowisko 5 - System oleju smarnego

Na stanowisku realizowane jest symulacyjne sterowanie instalacją oleju smarnego przez STANTOS™. Model fizyczny obejmuje sterowanie pracą pompy olejowej oraz monitoring przepływu oleju smarnego realizowany poprzez czujnik przepływu. Przepływ regulowany jest przez zawór ręczny znajdujący się pomiędzy zbiornikami. Model fizyczny zbudowany jest z dwóch zbiorników, pompy dwukierunkowej, zaworu ręcznego i czujnika przepływu.

PANELE SYMULACYJNE

Panele Symulacyjne są urządzeniami generującymi proste sygnały cyfrowe i analogowe służące symulacji sygnałów z urządzeń i systemów okrętowych. Sygnały te są odbierane przez moduły I/O sterowników PLC i przetwarzanie do prezentacji w oprogramowaniu SCADA lub Systemie STANTOS™ jako sygnały rzeczywistych urządzeń.

lab ipms 06


Panele Symulacyjne dzięki pracy we wspólnej sieci mogą prezentować zdarzenia symulowane przez Stację Symulacyjną, bądź zdarzenia wypracowane przez inne stanowiska laboratoryjne za pomocą własnego panelu symulacyjnego.

PANEL ALARMÓW OKRĘTOWYCH

Panel Alarmów Okrętowych składa się z trzech urządzeń alarmowych stosowanych standardowo na statkach co do których wymagana jest bezwachtowa praca siłowni.

System alarmowy („Watch call system”) stanowi integralną część systemu IPMS STANTOS™. Watch call system ma za zadanie informowanie mechanika wachtowego o wystąpieniu stanu alarmowego w systemie IPMS. Panele tego typu umieszczane są zazwyczaj w mesie, pomieszczeniu mieszkalnym starszego mechanika i pomieszczeniu mieszkalnym pierwszego elektryka.

lab ipms 07

Panel alarmów grupowych (Group Alarm Panel) służy do sygnalizowania stanów alarmowych z wybranych grup alarmowych. Panele wyposażone są w sygnalizację świetlną i dźwiękową z możliwością jej wyciszania, nie posiadają natomiast funkcji kasowania alarmów. Panele tego typu umieszczane są zazwyczaj na mostku i w centrali manewrowokontrolnej.

lab ipms 08

Dead Man Alarm (DMA) służy do monitorowania i nadzorowania obecności personelu maszynowego w siłowni okrętowej w trybie pracy bezwachtowej jest zintegrowany z systemem STANTOS™. DMA składa się z 1 panelu aktywacyjnego i 1panelu z przyciskami kasującymi alarm.

lab ipms 09

STACJA SYMULACYJNA

Stacji Symulacyjna jest platformą sprzętową dla oprogramowania symulatora Systemu STANTOS™ realizującego wszystkie funkcje symulacyjno-treningowe Systemu IPMS. Na Stacji Symulacyjnej można generować zdarzenia alarmowe symulowanych urządzeń okrętowych, zadawać wartości analogowe i cyfrowe symulowanym sensorom i urządzeniom pomiarowym.

Stacja symulacyjna zawiera:
- komputer PC (procesor Intel I7, 3GHz, 4 GB PaO, HDD 1TB, DVD)
- monitor LCD 24” HDMI
- klawiaturę
- mysz

Oprogramowanie systemowe i narzędziowe:
- Windows 10
- STANTOS™ IPMS Symulator

SPRZĘT SIECIOWY

Do budowy Sieci komputerowej i sieci automatyki wykorzystane zostaną urządzenia sieciowe renomowanej firmyAliied Telesis. Sieć automatyki zbudowana zostanie na bazie przemysłowych zarządzalnych przełączników (switch) warstwy 2 działających w topologii pierścienia. Sieć komputerowa Laboratorium IPMS i połączone z nim pomieszczenie generatorów obsługiwać będą 2 zestawy przełączników głównych warstwy 3.

Urządzenia sieciowe:
- 10 szt. Aliied Telesis Industrial Managed Layer 2 Switch
- 2 szt. Aliied Telesis Gigabit Layer 3 Stackable Switch