АСУ в майнинге

АСУ означает «Автоматизированная Система Управления». Такая система может управлять и производственными процессами, и автоматической парковкой, и газовым котлом или другими объектами.

На заре развития промышленности рядом с каждым оборудованием стоял специалист, который управлял им и следил за исправностью его работы. Так, лифтёры управляли лифтом, а на самолётах имелись бортинженеры. Теперь же лифт двигается сам — достаточно нажать кнопку. Управление сложными системами самолёта осуществляется автоматически, двигатели уже давно сами выходят на заданный режим. Всё это происходит благодаря АСУ.

Из чего же состоит АСУ? Обычные элементы — это шкаф автоматизации, исполнительные механизмы, датчики и программа управления. В шкафу АСУ располагается множество блоков: ПЛК (Программируемый Логический Контроллер), модули расширения различных интерфейсов, электрические автоматы, силовые шины, преобразователи сигналов от датчиков, преобразователи сигналов для исполнительных элементов, частотные преобразователи. На передней панели шкафа установлены кнопки, выключатели и индикаторы режимов работы.

В отличие от домашнего ПК, логический контроллер — очень надёжное устройство. Вообще, слово надёжность — это второе имя АСУ. Представьте, что будет, если лифт неожиданно решит открыть двери во время движения, а самолёт выдвинет шасси. Поэтому безопасности и бесперебойности работы АСУ всегда уделяется максимум внимания.

От шкафа АСУ идёт множество проводов к датчикам и исполнительным элементам. Например, в системах вентиляции можно встретить датчики температуры, скорости потока, давления и исполнительные элементы — актуаторы (устройства, преобразующие электрический сигнал в положение механического элемента).

Важным элементом АСУ является программа ПЛК. Она определяет поведение системы в различных ситуациях, рассчитывает команды для исполнительных механизмов, обрабатывает сигналы от внешних датчиков.

Чаще всего за большими и дорогостоящими установками всё же следит человек- оператор. Его функция состоит в том, чтобы наблюдать, как работает система, и корректировать режим работы, если это необходимо. Оператор сидит за пультом АРМ (Автоматизированным Рабочим Местом). На экране мониторов такого пульта отображаются параметры работы системы. Наглядная мнемосхема достоверно отображает множество данных, и одного взгляда на экран хватает, чтобы понять, что происходит с оборудованием.

Если сравнить сложную и дорогостоящую систему АСУ с сотрудником, который мог бы следить за системой и производить переключения вручную, можно выявить ряд очевидных различий. АСУ работает 24 часа в сутки, не устаёт, не выходит покурить, не допускает ошибок. Выполняемые процессы предсказуемы и повторяемы. Также, не надо забывать, что зачастую человек не может реагировать на изменения с необходимой скоростью. Например, сложно нажать на специальную кнопку в машине, чтобы сработали подушки безопасности, когда это необходимо. Электроника же делает это надёжно, с заданной скоростью и только тогда, когда это действительно необходимо; именно в ту долю секунды, когда это будет безопасно и эффективно.

Майнинг — процесс сложный. Его оборудование очень дорогостоящее. Любые простои техники приводят к существенным финансовым потерям. Обслуживание и частые ремонты, опять же, вызывают новые простои и приводят к большим убыткам. Также известны случаи пожаров и систематических поломок оборудования. Все эти факторы указывают на то, что промышленная эксплуатация майнингового оборудования — ответственный и сложный процесс и оставлять его без автоматизации нельзя!

Сервисное обслуживание майнингового оборудования

Существуют два основных вида объектов для майнинга: стационарная ферма и мобильный контейнер. В первом случае майнинговое оборудование располагается на стеллажах внутри большого здания — дата-центре. Как правило, в таких зданиях много свободного места, высокие потолки, много места для размещения вентиляционного и электрораспределительного оборудования. Но имеется один минус — стационарность таких объектов. Во втором случае оборудование располагается внутри мобильного контейнера. Места здесь намного меньше, размещение оборудования плотнее, потолки ниже. Металлические стенки контейнера обладают плохой теплоизоляцией: зимой выключенный контейнер промерзает, летом — сильно нагревается на солнце.

Обычно в здании, где расположена майнинговая ферма, сидит специалист, который занимается настройкой параметров и контролем работы оборудования, техническим обслуживанием, запуском или остановкой системы. Рядом с контейнером такой специалист находиться не может, и, как правило, он выполняет сервисное обслуживание по необходимости, а основной период времени находится за пультом АРМ. Таким образом, необходимый объем работ по обслуживанию и процессу управлению этими объектами идентичен.

Для промышленного майнинга необходима слаженная работа всех систем: вентиляционной и электрораспределительной систем, системы пожаротушения, локальной вычислительной сети, охранной системы, системы контроля доступа, плюс необходимо обеспечение надёжного доступа к сети Интернет с резервным каналом связи. Всеми этими системами необходимо управлять в реальном времени.

АСУ для майнингового контейнера

Сейчас на рынке появилось множество контейнеров для майнинга. Они отличаются как конструктивным исполнением и принципом системы охлаждения, так и системами АСУ. Чаще всего внутри таких контейнеров находится электрораспределительный шкаф, состоящий из вводного автомата и электросчётчика. Далее, от шкафа множество кабелей тянутся к розеткам для майнеров, расположенных на полках. Многие, но не все решения, используют отдельные автоматы на каждую розетку. С точки зрения правил эксплуатации электроустановок, отдельные автоматы на каждый майнер просто необходимы. На полках стоит коммутационное оборудование (свитчи), посредством которых строится локальная вычислительная сеть, которая связана через роутер с сетью Интернет.

Что же касается системы вентиляции — тут всё гораздо сложнее. Внутри контейнера необходимо поддерживать постоянную температуру и сделать это можно двумя способами: можно управлять заслонками приточного воздуха, а можно регулировать обороты двигателя приточной установки. Как правило, применяются специализированные контроллеры для климатических установок. И в целом, весь комплекс оборудования выглядит логичным и работоспособным. Производители заверяют, что контейнер полностью готов к работе, и позволяет управлять им удалённо.

Форс-мажорные ситуации для майнингового оборудования

Давайте рассмотрим следующую ситуацию. Контейнер благополучно работал зимой несколько дней, после чего произошло технологическое отключение электроэнергии на 2 часа. На улице стоит температура –30 °С. Контейнер за эти 2 часа промерзает, вся электроника, соответственно, остывает до тех же –30 °С. Спустя два часа подаётся электропитание в контейнер… К слову, это достаточно типичная ситуация в суровых зимних условиях. Но в большинстве контейнеров нет циклограммы запуска. Система с АСУ должна контролировать, что температура внутри контейнера не соответствует температуре эксплуатации электроники, и запускать предпусковой прогрев. И только по достижению положительной температуры, начнётся запуск электроники. При больших отрицательных температурах большинство бытовой электроники, таких как материнские платы, процессоры и память работать не будут. Существует риск поломки майнингово оборудования.

Другой существенной проблемой является одновременное подключение большого количества блоков питания к электросети. Например, на блоках питания без системы плавного пуска стартовый ток равен около 100 Ампер. 10 блоков питания уже дадут 1 кА. Представьте теперь, что у вас 10 контейнеров, в каждом из них находится по 100 блоков питания. При одновременном старте пусковой ток будет иметь недопустимое значение и может повредить электрораспределительное оборудование. Чтобы избежать этого, установленная АСУ должна производить включение вычислительных блоков последовательно, в соответствии с циклограммой запуска.

Ещё ситуация. Если в контейнере установлена система пожаротушения (а многие на ней, к слову, почему-то экономят), то она может сработать только по двум причинам: превышение температуры или наличие задымления. Существуют решения и с применением тепловизоров, но они обладают рядом ограничений.

Приточная установка обычно подает около 50 000 м3 воздуха в час. При таком потоке наличие даже сильного очага возгорания не прогреет воздух, а дым выдуется наружу ещё до того, как он попадёт на датчик дыма. Определение возгорания стандартными способами в этом случае также невозможно, а, следовательно, и своевременное тушение пожара становится невозможным.

Также перед тушением пожара необходимо будет полностью отключить приточную установку, обесточить все потребители тока, и в случае использования систем газового пожаротушения обеспечить герметичность контейнера. Зачастую такой алгоритм работы в контейнерах без АСУ попросту невозможен. К слову, использование систем порошкового пожаротушения в случае срабатывания нанесёт огромный ущерб электронике, и восстановление работоспособности такого объекта затянется надолго.

Рассмотрим другой пример. При некоторых климатических условиях в помещении возникает так называемая точка росы. Внутри контейнера даже после небольшого простоя, связанного с технологическим отключением, может скапливаться влага, и при перепаде температур она может проявится в виде росы на поверхности плат майнеров. Запуск системы в такой ситуации грозит повреждением электроники. Система АСУ должна отслеживать условия старта электроники и не допускать запуска при возникновении критической влажности, чтобы сберечь дорогостоящее оборудование от повреждения.

Более частые ситуации — зависание оборудования. Если это происходит с майнером, работающим на видеокартах, то зависание потребует перезапуска системы. Для этого на оборудование ставятся вотчдог-таймеры. Эти устройства отслеживают работу майнера и перезагружают его. Однако, если, к примеру, произошла поломка кулера видеокарты, то возникнет необходимость как можно скорее отключить майнер. Если рядом сидит человек — он сможет это сделать с помощью тумблера блока питания. Но до этого момента видеокарта будет работать в режиме перегрева, что может привести к повреждению процессора. Удалённое же управление электропитанием каждого майнера отсутствует практически во всех контейнерах. На первый взгляд, это не существенно, однако различные проблемы в работе оборудования являются достаточно частым явлением и требуют немедленного отключения электропитания с целью предотвращения повреждений.

Основы эффективной работы АСУ

Для корректной и продолжительной работы объекта требуется тщательное взаимодействие всех систем. Для того, чтобы АСУ могла полностью управлять объектом, необходимо установить достаточный набор исполнительных элементов. Сложно предугадать все возможные ситуации, возникающие при эксплуатации, как правило, они являются совершенно не очевидными, поэтому иногда кажутся невозможными и даже фантастическими. Однако статистика ремонта оборудования и пожаров на таких объектах говорит об обратном.

Корректная работа оборудования возможна только при наличии продуманных циклограмм, запрограммированных в ПЛК. Эти циклограммы должны обеспечить автоматический переход из одного режима в другой. Например, после подачи электропитания было бы логично проверить уровни напряжений электросети, проверить температуру и влажность внутри контейнера. До тех пор, пока все параметры не придут в норму, подавать питание на майнеры недопустимо.

Включение майнеров необходимо осуществлять поэтапно, поочередно подавая питание на каждый майнер. Одновременно необходимо обеспечить работу приточной установки в нужном режиме. Дело в том, что зимой температура воздуха порой опускается до –40…–30 °С. Продувать таким холодным воздухом оборудование, которое только начинает майнить, нельзя. Нужно поддерживать баланс между нагревом воздуха майнерами внутри контейнера и притоком холодного воздуха.

Также система АСУ должна взаимодействовать с системой пожаротушения и при необходимости немедленно отключать приточную вентиляцию, снимая питание со всего оборудования.

Для чёткой работы всех режимов и безошибочных переходов из режима в режим по запросу оператора либо при наступлении определенных значений от датчиков нужно составлять соответствующую циклограмму. Она должна содержать перечень команд, отправляемых на исполнительное оборудование в определённые периоды времени. Важно предусмотреть все ситуации, в которых может находиться контейнер с оборудованием, и обеспечить правильный переход из одного состояния в другое. Только когда описаны все ситуации, проработана логика работы контейнера и проведены все тесты, можно сказать, что объект будет функционировать надлежащим образом во всех возможных ситуациях, и человеческий фактор не окажет влияние на своевременность выполнения действий. Поскольку все системы регулярно обмениваются данными друг с другом, отказ любой из них будет сразу же выявлен. Например, если сгорит двигатель приточной установки, об этом можно будет узнать ещё до того, как в контейнере начнется перегрев оборудования, поскольку АСУ среагирует автоматически.

Что касается стоимости таких систем АСУ, то их цена сравнительно невысока — по крайней мере, по сравнению со стоимостью всех майнеров и их возможных ремонтов. А при правильном подходе к проектированию АСУ, система управления будет не только реагировать на уже произошедшие события, но и предсказывать возможные поломки оборудования, сопоставляя показания различных датчиков с уже накопленной информацией. Таким образом, значительно снизятся затраты на эксплуатацию техники, а управление таким объектом станет по-настоящему удаленным и эффективным.