Wykorzystanie platformy zenon do sterowania samolotami i bagażem - sprawne działanie lotniska w Budapeszcie
| TechnikaPort lotniczy w Budapeszcie, przez który w 2019 r. przewinęło się 16 milionów pasażerów, jest największym międzynarodowym lotniskiem na Węgrzech i centralnym węzłem komunikacyjnym dla Europy Południowo-Wschodniej. Jednak działające na nim systemy sterowania i SCADA, służące do obsługi infrastruktury krytycznej, były przestarzałe i nieustandaryzowane. W celu uproszczenia inżynierii zdecydowano się na ich ujednolicenie przy użyciu platformy oprogramowania zenon. Zwiększyło to niezawodność lotniskowej infrastruktury i zapewniło jej autonomię.
Lao Tzu powiedział: "Podróż o długości tysiąca mil zaczyna się od jednego kroku".
Pasażerów linii lotniczych pierwszy krok prowadzi na lotnisko. Porty lotnicze są intermodalnymi węzłami komunikacyjnymi łączącymi ruch lądowy i powietrzny. Do ich zadań należy obsługa przylotów, odlotów oraz tranzytu pasażerów i towarów, a także kierowanie ruchem samolotów w powietrzu i na ziemi.
Lotniska są często bardzo duże i skomplikowane w eksploatacji – nie tylko ze względu na podwyższone wymogi bezpieczeństwa. W bezpośrednim kontakcie z wieżą kontrolną każdy samolot jest prowadzony krok po kroku do swojej bramki lub pozycji startowej. Pomaga w tym rozbudowany, złożony system oświetlenia ziemia-powietrze (AGLS).
Podobnie kompleksowa pozostaje obsługa pasażerów – od wydania wszystkich dokumentów przewozowych przy stanowisku odprawy aż do sprawdzenia podróżnych przy kontroli bezpieczeństwa i przy bramkach. Ponadto nadawany bagaż musi zostać zarejestrowany, skontrolowany i przetransportowany do odpowiednich samolotów i stanowisk odbioru. W budynkach portów lotniczych zadania te są zazwyczaj realizowane przez zautomatyzowany system obsługi bagażu (BHS).
Główne lotnisko z szerokim zakresem zadań
Port lotniczy Budapeszt im. Ferenca Liszta (BUD) to międzynarodowe lotnisko stolicy Węgier, potocznie nazywane "Ferihegy".
Od centrum miasta dzieli je zaledwie ok. 16 km. Przed pandemią COVID, w 2019 r. skorzystało z lotniska, w celach biznesowych lub rekreacyjnych, ponad 16 milionów pasażerów.
Zarządzany przez prywatne konsorcjum, BUD jest również ważnym terminalem towarowym. BUD Cargo City to centralny węzeł transportu lotniczego w kraju. A ponieważ Węgry są członkiem NATO, ich największe międzynarodowe lotnisko służy również celom wojskowym – musi być czynne przez całą dobę, przez cały rok.
Niejednorodny krajobraz systemowy
Od momentu otwarcia lotniska jako portu pasażerskiego w 1950 r., BUD był często rozbudowywany, przeprojektowywany i modernizowany. Wiele z tych modernizacji pozostawiało niektóre z istniejących instalacji i systemów bez zmian. Różne kontrakty na przebudowę lub rozbudowę realizowano często w odstępie kilku lat i przyznawano różnym wykonawcom. Wszystko to doprowadziło do powstania bardzo niejednorodnego krajobrazu systemowego dla lotniskowych AGLS i BHS.
Ta heterogeniczność objęła także różne systemy sterowania.
"Do obsługi i monitorowania mieliśmy w sumie sześć systemów SCADA", mówi Géza Kulcsár, lider grupy systemów sterowania w budapeszteńskim porcie lotniczym. "Nie mniej niż cztery były w użyciu dla samego systemu BHS".
Pragnienie uproszczenia operacji i obsługi technicznej
Dotychczasowe systemy wdrażali różni integratorzy dla poszczególnych instalacji. W związku z tym wyposażano je tylko w specyficzne interfejsy, wymagane dla ich zdefiniowanych, wąskich celów. Każdy system miał własną, indywidualną wizualizację. W trakcie pracy, odmienny wygląd i sposób działania interfejsów człowiek-maszyna (HMI) stawał się uciążliwy. Wiązało się to również z dodatkowym i niepotrzebnym ryzykiem błędnej interpretacji prezentowanych informacji.
Brak spójności oznaczał również, że pracownicy działu utrzymania ruchu przechodzili szkolenia w zakresie wszystkich odizolowanych aplikacji. W przypadku modyfikacji musieli polegać na integratorach systemów. Często jednak trudno było uzyskać wsparcie, ponieważ niektóre z tych firm zdążyły w międzyczasie zbankrutować, albo pracownicy znający instalacje lotniskowe odeszli ze swoich miejsc pracy.
"Porównywalnie proste zadania, takie jak aktualizacje systemu operacyjnego, często okazywały się nie lada wyzwaniem", wspomina Géza Kulcsár. "Awarie częściowych systemów zdarzały się regularnie".
Standaryzacja przy użyciu zenona
Co zrozumiałe, wyzwania te wywołały chęć standaryzacji. Celem nie była pełna integracja wszystkich systemów, ale ich unifikacja w ramach AGLS i BHS.
Aby przygotować się do procesu wyboru określonego rozwiązania, eksperci ds. systemów sterowania na budapeszteńskim lotnisku przeprowadzili badania, mające na celu porównanie zalet i wad wszystkich odpowiednich systemów sterowania i wizualizacji. Wzięli pod uwagę doświadczenia z rzeczywistych operacji. Najlepszą stabilnością i najmniejszą skłonnością do awarii wykazał się SICAM-230, używany od 2010 r., jednak pierwotny dostawca nie zapewniał już wsparcia technicznego dla oprogramowania. Zaproponował wprawdzie alternatywny produkt, ale nowe oprogramowanie okazało się nieodpowiednie dla specyficznych wymagań lotniska, zostało więc odrzucone na wczesnym etapie.
Rdzeniem SICAM-230 jest jednak platforma programowa zenon firmy COPA-DATA, niezależnego od sprzętu i niekonsolidowanego producenta oprogramowania z siedzibą w Salzburgu w Austrii. To właśnie do COPA-DATA zwrócił się Géza Kulcsár.
Zmiana oprogramowania o niskim ryzyku
W pierwszym etapie lotniskowi eksperci przekształcili systemy sterowania AGLS. Wymienili całą technikę sterowania, w tym dwanaście redundantnych jednostek sterujących (PLC) i związane z nimi urządzenia peryferyjne. Nietknięta pozostała jedynie elektronika zasilania. System miał 30 tysięcy punktów danych. Ponadto utworzono nadrzędny system sterowania z wykorzystaniem platformy zenon. System zapewnia również bramę do systemu radarowego lotniska (ARS).
"Mieliśmy tylko sześć godzin na całe przełączenie AGLS oraz go-live i to bez pomocy z zewnątrz", wyjaśnia Géza Kulcsár. "Dzięki otwartości zenona i łatwej obsłudze, zadanie nie stanowiło jednak żadnego kłopotu".
Doświadczenie zdobyte przy użyciu SICAM-230 okazało się również cenne podczas późniejszych modyfikacji.
"Potrzebujemy tylko 16 minut od importu listy punktów danych do uruchomienia systemu, co pozostawia dużo czasu na intensywne testy", tłumaczy Géza Kulcsár. Podkreśla on też fakt, że możliwość hot reload w zenonie przynosi znaczne korzyści, szczególnie w przypadku AGLS: "Ponieważ możemy testować modyfikacje za pomocą symulacji, wprowadzenie zmian zajmuje nie więcej niż 3 sekundy".
Pełna rejestracja wszystkich parametrów systemu na platformie zenon umożliwia powrót do poprzedniego stanu w ciągu 2 minut. Te właściwości ułatwiają bezstresową coroczną modernizację lotniskowych systemów sterowania.
Zalety zastosowanego rozwiązaniazenon jako system sterowania wysokiego poziomu dla systemu oświetlenia ziemia-powietrze oraz systemu obsługi bagażu na lotnisku w Budapeszcie zapewnił:
|
Elastyczność i szybkość
Inżynierowie systemu kontroli lotniska skorzystali z dużej elastyczności platformy zenon. Natywne sterowniki i interfejsy do ponad 400 systemów i komponentów innych firm ułatwiają zadanie integracji sterowników PLC, napędów i czujników od niezliczonej liczby producentów.
Opcje przygotowania projektów zapewniają podobnie wysoką elastyczność. Zasada obowiązująca dla platformy zenon to "ustawianie parametrów, a nie programowanie". Istnieją biblioteki z obiektami Smart Objects, które można wykorzystać do tworzenia obrazów, funkcjonalności i ich kombinacji. Da się je ponownie wykorzystać w dowolnym miejscu systemu i dostosować do indywidualnego celu poprzez ustawienie parametrów. Dlatego wystarczy je przechowywać i utrzymywać centralnie. Zmiany muszą być dokonane tylko raz. Stają się one automatycznie skuteczne we wszystkich odpowiednich projektach cząstkowych, bez konieczności podejmowania dodatkowych działań.
Ujednolicona koncepcja wizualizacji
Te właściwości zenona znacznie przyspieszają prace inżynierskie, jednocześnie eliminując niektóre notoryczne źródła błędów. Aby odnowić system BHS, większość wysiłku poszła w omawianym przypadku na stworzenie listy punktów danych, ponieważ niektóre informacje znalezione w dokumentacji systemu sterowania nie były skorelowane z rzeczywistością.
"Używając zenona, byliśmy w stanie stworzyć wizualizację dla BHS z jego ponad tysiąca przenośników w zaledwie dwa tygodnie", relacjonuje Géza Kulcsár. "Do konfiguracji użyliśmy standardowego zenona w takiej postaci, w jakiej jest i nie musieliśmy pisać ani jednej linii kodu".
|
"Używając platformy zenon, byliśmy w stanie stworzyć wizualizację dla system BHS, zawierającą ponad tysiąc przenośników, w ciągu zaledwie dwóch tygodni i z zaledwie sześcioma godzinami dla całego AGLS go-live". Géza Kulcsár – Control Systems Group Leader w Międzynarodowym porcie lotniczym Budapeszt im. Ferenca Liszta |
Projektowanie przyszłości z zenonem
Rozwiązania oparte na platformie zenon okazały się skuteczne i wydajne w codziennej pracy. Stabilność systemu wzrosła do poziomu dotychczas nieznanego. Znacznie zredukowano też wysiłek wymagany do adaptacji i modyfikacji. Zespół lotniska nie musi już korzystać z pomocy osób trzecich. Ponadto standardowe ekrany bardzo ułatwiły obsługę systemu.
Zachęcony tymi usprawnieniami Géza Kulcsár planuje teraz wykorzystać zenona do integracji systemów automatyki budynkowej i zasilania lotniska.
"Za główną korzyść z sięgnięcia po platformę zenon uważam to, że nasz siedmioosobowy zespół ma teraz całą technologię w swoich rękach", mówi. "Dzięki temu podczas pandemii COVID-19 łatwiej było nam zapewnić gotowość operacyjną, pomimo ograniczeń dostępu dla personelu spoza firmy".
inż. Peter Kemptner
www.kemptner.com
COPA-DATA Polska
www.copadata.com
