توسعه و مدرنیزاسیون سیستم روشنایی باند فرودگاهها با استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی
مقدمه:
از اوایل سال 1990 میلادی برای اولین بار سیستمهای کنترل کامپیوتری برای کنترل و نظارت روشنایی فرودگاههای بزرگ استفاده گردید.
قبل از آن زمان، از پنلهای اختصاصی کنترل ترافیک پرواز (اصطلاحا Mimic) که شامل تابلویی، تشکیل یافته از نمای سطوح پروازی که روی آن کلیدهای On/Off یا Push Buttonها و سلکتورهای مختلف برای کنترل و تغییر میزان شدت چراغهای روشنایی باند قرار دارند؛ استفاده میشد.
امروزه بیشتر فرودگاههای بزرگ از مدلهای مختلف سیستمهای اتوماسیون، با استفاده از PLC و HMI برای کنترل ترافیک فرودگاه استفاده میکنند.
همچنین برای ارتباط سیستمهای کنترل کامپیوتری به تجهیزات روشنایی باند فرودگاهها (رگولاتورهای جریان ثابت) از روشهای مختلفی مانند فیبرنوری، کابلهای فرمان چندزوجه و حتی از سیستمهای ارتباطی بیسیم (Wireless Communication Links) استفاده میکنند.
معمولا از مانیتورهای لمسی (Touch Screen) به عنوان HMI برای سیستم کنترل ترافیک فرودگاه (ACT) استفاده میشود. علاوه بر این استفاده از سیستمهای مانیتورینگ کامپیوتری توانایی استفاده از ابزارهای نرمافزاری بسیار حرفهای با قابلیتهای فراوان را برای انجام تعمیرات و رفع اشکالات سیستم مهیا نموده است.
این ابزارها شامل:
1) اندازهگیری اتوماتیک میزان عایقی مدارات سری روشنایی باند.
2) مشخصات توان ورودی و خروجی رگولاتورهای جریان ثابت (CCR) به صورت Online
3) داشتن محیط گرافیگی کاربری (GUI) حرفهای و در عین حال ساده که این قابلیت را به سیستم میدهدکه با داشتن انعطافپذیری زیاد تمامی پیامها و هشدارها را به صورت ساده و قابل فهم نشان بدهد.
در سال 2003 میلادی کمیتهای متشکل از خبرگان صنعتی با مشاوره FAA برای توسعه سیستمهای مذکور ایجاد شد، که در نهایت طی بخشنامهای به نام ALCMS در 30 سپتامبر 2004 تصویب گردید.
این مصوبه اجازه میدهد که هر فرودگاهی از تجهیزات مبتنی بر سیستمهای منطقی برنامهپذیر (PLC) یا کامپیوتر (PC) در زمینه تخصصی روشنایی باندها استفاده کنند.
سوالی که اغلب پیش میآید این است که کدام سیستم میبایست برای فرودگاه انتخاب گردد؟
مقالهای که پیش رو دارید پیرامون پاسخ به چنین سوالاتی بحث میکند.
به طورکلی انتخاب نوع معماری و ساختمان چنین تجهیزاتی به اینکه از آن چه انتظاراتی داریم وابسته است.
نیازسنجی و یا اتخاذ چنین تصمیمی میتواند پیچیده و وابسته به عوامل متعددی باشد.
به طور کلی سیستمهای کنترل و مانیتورینگ روشنایی باند یا ALCMS فرودگاهها میتواند به سه گروه اصلی تقسیم شوند:
1) PLC-Based Architecture
2) PC-Based Architecture
3) Hybrid PC/PLC-Based Architecture
کدام فرودگاه برای گزینه PLC-Based Architecture مناسب میباشد؟
به طور کلی سیستمهای مبتنی بر PLC برای ALCMS فرودگاههای کوچک تا متوسط ایدهآل میباشند.
امکاناتی در حد مانیتورینگ وضعیت کلی شامل روشن یا خاموش بودن رگولاتورهای جریان ثابت (CCR) در اختیار ما قرار میدهد و نیازی به مانیتورینگ پیشرفته نمیباشد.
از مزیتهای این سیستم میتوان به راحتی نصب و راهاندازی، تعویض آسان در مواقع بروز اشکال، قابلیت اطمینان بالا و انعطافپذیری سیستم اشاره کرد.
نمونهای از این نوع سیستم در شکل آمده است:
سیستم کنترل روشنایی سطوح پروازی مبتنی بر رایانه یا PC-Base System :
این مدل از تجهیزات مبتنی بر رایانه برای فرودگاههای متوسط تا بزرگ مناسب میباشد.
مطابق استاندارهای هوانوردی، علیالخصوص FAA، میتواند دارای امکانات زیر باشد:
1) مانیتورینگ کامل CCR شامل:
الف) بررسی و اعلام اتوماتیک تعداد چراغهای معیوب و خاموش در سطوح پروازی
ب) بررسی و اعلام اتوماتیک میزان مقاومت عایقی مدار ثانویه رگولاتورهای جریان ثابت (CCR)
ج) بررسی پارامترهای توان و ولتاژ و جریان مصرفی ورودی و خروجی و افت توان CCR
2) مجهز به Surface Movement Guidance System
وجود هر کدام از قابلیتهای مذکور و نیاز به نصب ماژولهای اختصاصی میباشد که به صورت اختیاری (Optional) میباشد.
این نوع سیستم پیشرفته کنترل روشنایی باند (ALCMS) دارای انعطافپذیری کافی برای انجام پیکربندیها و تغییرات لازم بوده و قابلیت ضبط تمامی رخدادها، خطاها و عملکرد سیستم روشنایی سطوح پروازی را دارا میباشد. و بدلیل ساختار و تجهیزات خاص و سفارشی به کار رفته در آن (مانند استفاده از نرمافزارهای استاندارد و اختصاصی و وجود کامپیوترهای صنعتی و استفاده از پروتکلهای ارتباطی صنعتی بین تجهیزات) و وجود سیستم کنترل رزرو جایگزین به صورت Hot Stand-by دارای ضریب اطمینان بسیار بالایی میباشد (پیادهسازی امکان مذکور برای سیستم مبتنی بر PLC مشکل و پرهزینه میباشد. درحالی که این سیستم دارای پلتفرم اختصاصی و منسجم و توسعهیافته برای این منظور میباشد).
علاوه بر این به علت نرمافزاری بودن سیستم (عموما تحت سیستم عامل ویندوز) دارای رابط گرافیکی توسعهیافته و کاربرپسند میباشد که میتواند تمامی پروسههای مربوط را در یک مانیتور تاچاسکرین نمایش دهد.
برای فرودگاههای CAT II/CAT III و پرترافیک، مدل PC-Base به علت وجود مانیتورینگ پیشرفته میتواند مناسب باشد.
سیستم تلفیقی متشکل از دو مدل بالا یا Hybird PC/PLC:
برای کاربردهای کوچکتر که تلفیقی از دو مدل اشاره شده در بالا داشته باشد میتوان از سیستمی مبتنی بر نمایشگرهای کنترل لمسی و PLC استفاده کرد، که دارای امکانات گسترده سیستم دوم نبوده و قابلیت پیادهسازی استانداردهای ارتباطی (پروتکلهای ارتباطی صنعتی) با استفاده از تحریک بوسیله کنتاکت برگشتی یا (Current Sensing Relay Contact Feedback) عمل مانیتورینگ CCR از لحاظ روشن و خاموش بودن انجام میپذیرد. (همان سیستم در حال حاضر در فرودگاههای کشورمان استفاده میشود).
سیستم فوق امکان کنترل از طرق زیر را دارا میباشد:
1) Radio Control
2) Photocell Control
3) Remote Control
این نوع از سیستم برای فرودگاههایی که بازدید بصری برای تشخیص تعداد چراغهای باند انجام میشود و نوع مانیتورینگ آن به صورت Current Sensing Relay Contact Feedback میباشد و تمایلی برای نصب سیستم مانیتورینگ پیشرفته و اعلام تعداد چراغهای خاموش به صورت اتوماتیک وجود ندارد و دارای کمتر از 18 کنترلر میباشند، استفاده میشود.
اهمیت وجود سیستم اتوماتیک نظارت بر وضعیت ایزولاسیون مدار ثانویه رگولاتور جریان ثابت:
با توجه به اینکه ولتاژ CCR با توجه به ساختار درونی ثانویه آن میتواند تا حدود ولتاژ 5KV برسد هرگونه ایراد در مدار ایزولاسیون رینگ باند سبب از مدار خارج شدن آن خواهد شد.
این Option دارای سازگاری کامل با مدل PC Base میباشد. ولی برای مدل PLC Base به صورت ماژول استاندارد و آماده طراحی نشده است. و میبایست با پیکربندی و تغییرات برای این سیستم به صورت جداگانه نصب گردد.
بوسیله این سیستم میتوان میزان ایزولاسیون و عایقی را به آسانی در یک مانیتور مشاهده و آنالیز کرد. بعضی از مدلهای آن قابلیت تشخیص ایرادهای بالاتر از یک عیب را در رینگ باند دارند.
برای آشنایی، به عنوان مثال، برای فرودگاه بینالمللی تبریز میتوان با استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی سیستم مزبور را مدرنیزه نمود.
به نحوی که با حذف تابلوی Mimic با استفاده از یک رایانه (به همراه نرم افزارهای HMI) و ارتباط آن با PLC عمل قطع و وصل و مانیتورینگ سیستم روشنایی (Base Monitoring) را انجام داد.
از مزایای این طرح میتوان به سازگاری آن با اکثر CRRهای روغنی و حتی الکترونیکی اشاره نمود.
عدم اعمال تغییرات در ساختمان CRR و تعویض آن، ودر نتیجه کاهش هزینههای خرید و جایگزین نمودن رگولاتورها)
نوع سیستم ارتباطی برج با رگولاتور از طریق یک زوج کابل شیلدار ارتباطی (بر پایه پروتکلهای ارتباطی صنعتی) انجام میشود. که مزیت آن کاهش هزینه خرید کابل 50 زوجه فرمان و افزایش قابلیت اطمینان و عدم نویزگیری آن میباشد.
انعطافپذیری مناسب برای انجام پیکربندی و تغییرات نرمافزاری در سیستم. (به نحوی که در طرح اولیه علاوه بر وجود سیستم روشنایی موجود، باند توسعهیافته 30L نیز در طرح دیده شده که در آینده به بهرهبرداری خواهد رسید.
علاوه بر این چراغ بیکن و پروژکتورهای اپرون هم برای راحتی استفاده کنترلر برج در سیستم دخالت داده شده است.
در صورت خطا در هر یک از رینگهای باند و در نتیجه خاموشی رگولاتور بوسیله پیام و آلارمی به صورت گرافیکی نمایش داده میشود.
PLC: Programmable Logic Control System
HMI: Human Machine Interface
ACT: Airport Control Traffic
ALCMS: Specification for L-890 Airport Lighting Control and Monitoring System
تالیف: آقای سعید محمد حسین زاده
کاردان روشنایی باند فرودگاه بینالمللی تبریز