A juzgar por la tasa de crecimiento de la complejidad de la red, se pone en funcionamiento una gran cantidad de equipos de minería todos los días. El ritmo es alto y las empresas que operan equipos de minería a escala industrial no tienen tiempo para diseñar centros de datos completos con el nivel adecuado de seguridad y automatización.
Los lanzamientos exitosos y la experiencia operativa del equipo en los primeros días o incluso meses dan lugar a la confianza en la confiabilidad del equipo. Y los clientes que colocan el equipo en hoteles mineros están seguros de que su hardware está en buenas manos. Veamos qué es un hotel minero del siglo XXI.
ACS en Minería
ACS significa "Sistema de control automatizado". Dicho sistema puede controlar procesos de producción, estacionamiento automático y una caldera de gas, y también será útil en la minería.
En los albores del desarrollo de la industria, al lado de cada equipo había un especialista que lo controlaba y supervisaba la salud de su trabajo. Entonces, los ascensores controlaron el elevador, los porteros abrieron las puertas y los aviones eran ingenieros de vuelo.
Hoy, la situación en la minería se asemeja al siglo pasado. En los hoteles mineros, las máquinas eléctricas se utilizan para protección eléctrica y se cree que este nivel de protección es suficiente. El encendido y apagado de los mineros lo realiza el personal de mantenimiento, de una manera simple: al desenchufarlo del tomacorriente. El sistema de ventilación a menudo está automatizado y estabiliza la temperatura en la habitación, lo cual es suficiente. Lo más difícil es con el sistema de extinción de incendios. Muy a menudo, los equipos de minería se encuentran en locales industriales de una gran área y con techos altos. Con este enfoque, los sistemas de extinción de incendios con gas son caros de usar, y los sistemas de polvo son ineficaces. Por esta razón, en la mayoría de los hoteles no se proporciona el sistema de extinción de incendios mineros.
Y ahora imaginemos cómo debería ser un hotel minero moderno del siglo XXI. Lo primero que me gustaría hacer para aumentar la eficiencia y la seguridad es eliminar el factor humano y utilizar ACS para controlar todo el sistema. Los elementos ACS son un gabinete de automatización, actuadores, sensores y un controlador. En el gabinete hay muchos bloques: PLC (Controlador lógico programable), módulos de expansión para varias interfaces, máquinas eléctricas, buses de potencia, convertidores de señal de sensores, convertidores de señal para actuadores, convertidores de frecuencia, etc. El panel frontal del gabinete generalmente está equipado con controles: botones, interruptores e indicadores de modos de funcionamiento.
El controlador lógico es un dispositivo muy confiable. En general, la palabra confiabilidad es el segundo nombre de ACS. Imagine lo que sucederá si el elevador de repente decide abrir las puertas mientras conduce, y el avión saca el tren de aterrizaje. Es por eso que la seguridad y el funcionamiento ininterrumpido de ACS siempre reciben la máxima atención.
Desde el gabinete ACS hay muchos cables a los sensores y actuadores. Por ejemplo, en los sistemas de ventilación puede encontrar sensores de temperatura, caudal, presión y actuadores, actuadores que controlan las válvulas.
Un elemento importante de ACS es el programa PLC. Determina el comportamiento del sistema en diversas situaciones, controla los actuadores, procesa datos de sensores externos.
ACS u operador?
A menudo, las instalaciones grandes y costosas aún son monitoreadas por un operador humano. El operador se sienta en la estación de trabajo de control remoto (estación de trabajo). En la pantalla de los monitores de dicho control remoto, los parámetros operativos de todo el sistema son visibles. Un diagrama de mímica claro muestra de manera confiable una gran cantidad de datos, y un vistazo a la pantalla es suficiente para comprender lo que está sucediendo con el equipo. Todos los datos y controles se unen en un solo lugar, una especie de panel de control original de un pequeño universo.
Si compara el sistema ACS con un empleado que podría monitorear y administrar el sistema manualmente, puede identificar una serie de ventajas obvias. ACS funciona las 24 horas del día, no se cansa, no deja de fumar, no se sienta en las redes sociales, no se distrae con las llamadas telefónicas y no comete errores. Y los procesos realizados son predecibles y repetibles. Además, no se debe olvidar que una persona no puede reaccionar ante una situación con la velocidad necesaria. Por ejemplo, es difícil imaginar que es posible presionar un botón especial en el automóvil para desplegar bolsas de aire cuando sea necesario. La electrónica, por otro lado, hace esto de manera confiable, a una velocidad dada, y solo cuando es realmente necesario; en esa fracción de segundo cuando será seguro y efectivo.
La minería industrial requiere el trabajo coordinado de todos los sistemas: sistemas de ventilación y distribución eléctrica, sistemas de extinción de incendios, redes locales, sistemas de seguridad, sistemas de control de acceso, además de un acceso confiable a Internet con un canal de comunicación de respaldo. Todos estos sistemas deben gestionarse de manera eficiente y en tiempo real.
La minería es un proceso complejo, el equipo de minería de criptomonedas es muy costoso y cualquier tiempo de inactividad conduce a pérdidas financieras significativas. El mantenimiento y las reparaciones frecuentes, nuevamente, causan una serie de nuevos tiempos de inactividad y resultan en grandes pérdidas. También se conocen casos de incendios en granjas mineras con pérdidas de millones de dólares. ¡Todos estos factores indican que la operación industrial de los equipos mineros es un proceso responsable y complejo y es imposible dejarlo sin automatización!
Objetos para minería industrial
Hay dos tipos principales de objetos para la minería industrial: un hotel minero y un contenedor móvil. En el primer caso, el equipo de minería está ubicado en bastidores dentro del edificio. Como regla general, en tales edificios hay mucho espacio libre, techos altos, mucho espacio para la colocación de equipos de ventilación y distribución. Pero, desde nuestro punto de vista, hay una desventaja significativa: la estacionariedad de tales objetos. En el segundo caso, el equipo está ubicado dentro del contenedor móvil. Los lugares aquí son mucho más pequeños, el equipo es más denso, los techos son más bajos. Las paredes metálicas del contenedor tienen un aislamiento térmico deficiente: en invierno, durante el mantenimiento, el contenedor apagado se congela, en verano hace mucho calor al sol. En el edificio donde se ubican las granjas mineras, generalmente está sentado un especialista que participa en el establecimiento de parámetros y el monitoreo del funcionamiento del equipo, el mantenimiento y la reparación del sistema. Tal especialista no puede estar cerca del contenedor y, por regla general, solo viene cuando es necesario para el servicio posventa y, en el período principal de tiempo, está en la consola AWP.
ACS para contenedor minero
Ahora en el mercado hay muchas soluciones en forma de contenedores para minería industrial. Difieren no solo en el diseño y el principio de funcionamiento del sistema de enfriamiento, sino también en los sistemas ACS. Muy a menudo, dentro de dichos contenedores hay un gabinete de distribución eléctrica, que consiste en una máquina introductoria y una unidad de medición de electricidad. Desde el gabinete, una gran cantidad de cables de alimentación se extienden hasta las salidas para los mineros ubicados en los estantes. Muchas, pero no todas las soluciones, utilizan máquinas separadas para cada toma de corriente. Desde el punto de vista de las reglas para operar instalaciones eléctricas, las máquinas separadas para cada minero son simplemente necesarias, pero los fabricantes a menudo descuidan esta simple regla. Por ejemplo, el popular ASIC Antminer S9 consume alrededor de 1300 W y la ausencia de una máquina simple en caso de falla de la fuente de alimentación puede provocar un incendio. Por lo tanto, para aumentar la seguridad, es necesario el uso de máquinas individuales.
También en el contenedor hay un equipo de conmutación de red que proporciona acceso a Internet. En cuanto al sistema de ventilación, todo es mucho más interesante y complicado. Muy a menudo, el enfriamiento gratuito se utiliza para enfriar. Dentro del contenedor, es necesario mantener una temperatura constante y cómoda para los equipos de minería a 30-40 ° C, y esto se puede hacer ajustando la velocidad del motor de la unidad de suministro. Como regla general, se utilizan convertidores de frecuencia especializados para instalaciones de ventilación. Y, en general, toda la gama de equipos parece lógica y eficiente. Los fabricantes aseguran que el contenedor sea eficiente, seguro y totalmente operativo.
Nuestra experiencia de fuerza mayor en minería
Consideremos la siguiente situación. El contenedor funcionó en el invierno durante varios días, después de lo cual hubo un corte de energía tecnológica durante 2 horas. Y en la calle hay una temperatura de –30 ° C. El contenedor se congela durante estas 2 horas, todos los componentes electrónicos, en consecuencia, se enfrían hasta los mismos –30 ° C y después de dos horas la alimentación se suministra al contenedor ... Por cierto, esta es una situación bastante típica en las duras condiciones invernales. La mayoría de los contenedores que se ofrecen en el mercado no tienen un cronograma de inicio en el que el sistema con un ACS debe garantizar que la temperatura dentro del contenedor no coincida con la temperatura de funcionamiento de la electrónica y comience a precalentarse. Y solo después de alcanzar una temperatura positiva, comience el lanzamiento de la electrónica. A altas temperaturas de congelación, la mayoría de los productos electrónicos de consumo, como las placas base, los procesadores y la memoria, no funcionarán. También existe el riesgo de avería de los equipos mineros.
Otro problema importante es la conexión simultánea de una gran cantidad de fuentes de alimentación a la red eléctrica. Por ejemplo, en las fuentes de alimentación sin un arrancador suave, la corriente de arranque es de aproximadamente 100 amperios, ¡y 10 fuentes de alimentación ya darán 1 kA! Imagine ahora que tiene 10 contenedores, cada uno con 100 fuentes de alimentación. Con un arranque simultáneo, la corriente de arranque tendrá un valor inaceptable y puede dañar el equipo de distribución eléctrica. Para evitar esto, el ACS debe incluir secuencialmente las unidades de cómputo, de acuerdo con la secuencia de activación.
Nota Hay dos tipos de fuentes de alimentación: con arranque suave y sin ella. En el primer caso, la capacitancia del rectificador se carga a través de un termistor con una pequeña corriente, lo que reduce el pulso de corriente cuando está conectado a la red eléctrica, pero sigue siendo bastante alto. En el segundo caso, en el momento de la conexión, los condensadores se cargan con la corriente máxima, lo que conduce a los problemas anteriores incluso cuando se conectan varias unidades de suministro de energía. Muy a menudo, nadie tiene en cuenta estos factores.
¿Pero y si nos quemamos?
Otra situacion. Si se instala un sistema de extinción de incendios en el contenedor (y muchos fabricantes lo están guardando por alguna razón), entonces puede funcionar solo por dos razones: temperatura excesiva o humo. Existen soluciones con el uso de cámaras termográficas, pero tienen varias limitaciones. La unidad de suministro entrega aproximadamente 50,000 m3 de aire por hora. Con tal flujo, la presencia de incluso una fuente de ignición fuerte no calentará el aire, y el humo saldrá incluso antes de que llegue al sensor ubicado debajo del techo.
Resulta que la definición de incendio por métodos estándar en este caso es imposible y, por lo tanto, la supresión oportuna del incendio no es factible. Además, antes de extinguir un incendio, será necesario apagar completamente el sistema de suministro de aire, desconectar a todos los consumidores actuales y, si se utilizan sistemas de extinción de gas, asegurarse de que el contenedor sea a prueba de fugas bajando las persianas. Tal algoritmo para trabajar en contenedores sin ACS simplemente no es posible. Además, si se activa, el uso de sistemas de extinción de incendios en polvo causará un daño enorme a la electrónica, y la restauración de la operabilidad de dicho objeto llevará mucho tiempo.
Considere otro ejemplo. Bajo ciertas condiciones climáticas, se produce un punto de rocío en la habitación. Dentro del contenedor, incluso después de un pequeño tiempo de inactividad asociado con un apagado tecnológico o mantenimiento, la humedad puede acumularse y, cuando la temperatura baja, puede manifestarse en forma de rocío en la superficie de los tableros de mineros. Comenzar en tal situación amenaza con dañar la electrónica. El sistema ACS debe monitorear las condiciones de arranque de la electrónica y evitar el arranque cuando se produce humedad crítica para proteger los costosos equipos de daños.
Las situaciones más frecuentes son la congelación de equipos. Si esto sucede con un minero trabajando en tarjetas de video, entonces la congelación requerirá un reinicio del sistema. Para resolver este problema, generalmente se usan temporizadores de vigilancia simples que conectan un extremo al puerto USB de la placa base y el otro al botón Restablecer. Sin embargo, si el refrigerador de la tarjeta de video se descompone, será necesario desconectar el minero lo antes posible. Si una persona se sienta cerca y controla el proceso de minería, por supuesto podrá hacerlo utilizando el interruptor de la fuente de alimentación. Pero hasta este punto, la tarjeta de video funcionará en modo de sobrecalentamiento, lo que puede dañar el procesador. La administración remota de energía de cada minero está ausente en casi todos los contenedores en el mercado. A primera vista, esto no es significativo, pero en la práctica, varios problemas en el funcionamiento del equipo siguen siendo bastante frecuentes y requieren un corte de energía inmediato para evitar daños.
Fundamentos del trabajo efectivo de ACS en minería
Para la operación correcta y a largo plazo de un objeto, se requiere una interacción cuidadosa de todos los sistemas. También es necesario establecer un conjunto suficiente de actuadores para que el ACS pueda controlar completamente la instalación. Es difícil predecir todas las situaciones posibles, por lo general, no son completamente obvias, por lo tanto, a veces parecen imposibles y fantásticas. Sin embargo, las estadísticas sobre reparaciones de equipos e incendios en tales instalaciones indican lo contrario.
El funcionamiento correcto del equipo solo es posible si hay ciclogramas bien pensados programados en el PLC. Estos ciclogramas deberían proporcionar una transición automática de un modo a otro. Por ejemplo, después de aplicar energía, sería lógico verificar los niveles de voltaje de la red eléctrica, verificar la temperatura y la humedad dentro del contenedor y, si es necesario, encender el calentamiento del aire con pistolas de calor. Y hasta que todos los parámetros vuelvan a la normalidad, es inaceptable suministrar energía al equipo de minería.
La inclusión de los mineros debe llevarse a cabo por etapas, suministrando alternativamente energía a cada minero. Al mismo tiempo, es necesario garantizar el funcionamiento de la unidad de suministro en el modo deseado. El hecho es que en invierno la temperatura del aire a veces baja a –40 ... –30 ° . Es imposible purgar el equipo que recién comienza a explotar con aire tan frío. Es necesario mantener un equilibrio entre el calentamiento del aire por los mineros dentro del contenedor y la entrada de aire frío.
El sistema ACS también debe interactuar con el sistema de extinción de incendios y, si es necesario, apagar inmediatamente la ventilación de suministro, desconectar la alimentación de todos los equipos y cerrar los amortiguadores.
Para la operación precisa de todos los modos y las transiciones sin errores de un modo a otro a petición del operador o cuando ocurren ciertas indicaciones de los sensores, se debe elaborar un diagrama de secuencia apropiado. Es importante prever todas las situaciones posibles en las que se puede ubicar un contenedor con equipo y garantizar la transición correcta de un estado a otro. Solo cuando se describen todas las situaciones, se resuelve la lógica del trabajo del contenedor y se llevan a cabo todas las pruebas, podemos decir que el objeto funcionará correctamente en todas las situaciones posibles y que el factor humano no afectará la puntualidad de las acciones. Dado que todos los sistemas intercambian datos regularmente entre sí, se detectará inmediatamente la falla de cualquiera de ellos. Por ejemplo, si el motor de la unidad de suministro de aire falla, será posible averiguarlo incluso antes de que comience el sobrecalentamiento del equipo en el contenedor, ya que el sistema de control automático responderá automáticamente.
En cuanto al costo de tales sistemas ACS, su precio es relativamente bajo, al menos en comparación con el costo de todos los mineros y sus posibles reparaciones. Y con el enfoque correcto para el diseño de ACS, el sistema de control no solo responderá a eventos que ya han ocurrido, sino que también predecirá posibles fallas en el equipo comparando las lecturas de varios sensores con la información ya acumulada. Por lo tanto, el costo de operar el equipo se reducirá significativamente y la administración de dicho objeto se volverá verdaderamente remota y eficiente.