Главная » Хабрахабр » Применение АСУ в майнинге

Применение АСУ в майнинге

Судя по темпам роста сложности сети огромное количество майнингового оборудования вводиться в эксплуатацию каждый день. Темпы высокие и у компаний эксплуатирующих майнинговое оборудование в промышленных масштабах нет времени на проектирование полноценных дата-центров на должном уровне безопасности и автоматизации.

А клиенты, размещающие оборудование в майнинг отелях, уверены что их “железо” в надежных руках. Успешный запуски и опыт эксплуатации оборудования в первые дни или даже месяцы порождает уверенность в надежности работы оборудования. Давайте рассмотрим какой же он, майнинг отель 21 века?

АСУ в Майнинге

АСУ означает «Автоматизированная Система Управления». Такая система может управлять и производственными процессами, и автоматической парковкой, и газовым котлом, а также будет полезна и в майнинге.

Так, лифтёры управляли лифтом, швейцары открывали двери, а на самолётах были бортинженеры. На заре развития промышленности рядом с каждым оборудованием стоял специалист, который управлял им и следил за исправностью его работы.

В майнинг отелях для электрозащиты применяют электрические автоматы и считается что такого уровня защиты вполне достаточно. Сегодня, ситуация в майнинге напоминает прошлый век. Система вентиляции часто автоматизирована и стабилизирует температуру в помещении, что вполне достаточно. Включение и выключение майнеров осуществляется обслуживающим персоналом, нехитрым способом — выдёргиванием вилки из розетки. Чаще всего майнинг оборудование располагается в промышленных помещениях большой площади и с высокими потолками. Сложнее всего дела обстоят с системой пожаротушения. Вот по этой причине в большинстве майнинг отелей системы пожаротушения не предусмотрена. При таком подходе газовые системы пожаротушения применять дорого, а порошковые системы неэффективны.

Первое что хотелось бы сделать для повышения эффективности и безопасности — исключить человеческий фактор и использовать АСУ для управления всей системой. А теперь давайте представим как должен выглядеть современный майнинг отель 21 века. В самом шкафу 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 и тд. Элементы АСУ — это шкаф автоматизации, исполнительные механизмы, датчики и контроллер. На передней панели шкафа обычно установлены элементы управления — кнопки, выключатели и индикаторы режимов работы.

Вообще, слово надёжность — это второе имя АСУ. Логический контроллер — очень надёжное устройство. Вот поэтому безопасности и бесперебойности работы АСУ всегда уделяется максимум внимания. Представьте, что будет, если лифт неожиданно решит открыть двери во время движения, а самолёт выдвинет шасси.

Например, в системах вентиляции можно встретить датчики температуры, скорости потока, давления и исполнительные элементы — актуаторы управляющие заслонками. От шкафа АСУ идёт множество проводов к датчикам и исполнительным элементам.

Она определяет поведение системы в различных ситуациях, управляет исполнительными механизмами, обрабатывает данные от внешних датчиков. Важным элементом АСУ является программа ПЛК.

АСУ или оператор?

Часто за большими и дорогостоящими установками всё же следит человек- оператор. Оператор сидит за пультом АРМ (Автоматизированным Рабочим Местом). На экране мониторов такого пульта видны параметры работы всей системы. Наглядная мнемосхема достоверно отображает множество данных, и одного взгляда на экран хватает, чтобы понять, что сейчас происходит с оборудованием. Все данные и органы управления сведены в одном месте, этакий своеобразный пульт управления маленькой вселенной.

АСУ работает 24 часа в сутки, не устаёт, не выходит покурить, не сидит соцсетях, не отвлекается на телефонные звонки и не допускает ошибок. Если сравнить систему АСУ с сотрудником, который мог бы следить за системой и управлять ей вручную, можно выявить ряд очевидных преимуществ. Также, не надо забывать, что человек не может реагировать на ситуацию с необходимой скоростью. А выполняемые процессы предсказуемы и повторяемы. 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. Например, сложно представить, что возможно нажать на специальную кнопку в машине, чтобы сработали подушки безопасности, когда это необходимо.

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

Обслуживание и частые ремонты, опять же, вызывают череду новых простоев и приводят к большим убыткам. Майнинг — процесс сложный, оборудование для добычи криптовалют очень дорогостоящее, а любые простои приводят к существенным финансовым потерям. Все эти факторы указывают на то, что промышленная эксплуатация майнингового оборудования — ответственный и сложный процесс и оставлять его без автоматизации нельзя! Также известны случаи пожаров на майнинг фермах с потерями в миллионы долларов.

Объекты для промышленного майнинга

Существуют два основных вида объектов для промышленного майнинга: майнинг отель и мобильный контейнер. В первом случае майнинговое оборудование располагается на стеллажах внутри здания. Как правило, в таких зданиях много свободного пространства, высокие потолки, много места для размещения вентиляционного и электрораспределительного оборудование. Но, с нашей точки зрения, имеется один существенный 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, во время обслуживания, выключенный контейнер промерзает, летом — сильно нагревается на солнце. В здании, где расположены майнинговые фермы, обычно сидит специалист, который занимается настройкой параметров и контролем работы оборудования, техническим обслуживанием и ремонтом системы. Рядом с контейнером такой специалист находиться не может, и, как правило, он приходит только по необходимости для сервисного обслуживания, а в основной период времени находится за пультом АРМ.

АСУ для майнингового контейнера

Сейчас на рынке появилось множество решений в виде контейнеров для промышленного майнинга. Они отличаются не только конструктивным исполнением и принципом работы системы охлаждения, но и системами АСУ. Чаще всего внутри таких контейнеров находится электрораспределительный шкаф, состоящий из вводного автомата и узла учёта электроэнергии. Из шкафа множество силовых кабелей тянутся к розеткам для майнеров, расположенных на полках. Многие, но далеко не все решения, используют отдельные автоматы на каждую розетку. С точки зрения правил эксплуатации электроустановок, отдельные автоматы на каждый майнер просто необходимы, но часто производители пренебрегают этим простым правилом. К примеру популярный ASIC Antminer S9 потребляет порядка 1300 Вт и отсутствие простого автомата в случае неисправности БП может стать причиной пожара. Таким образом, для повышения безопасности, использование индивидуальных автоматов необходимо.

Что же касается системы вентиляции — тут всё гораздо интереснее и сложнее. Также в контейнере размещается сетевое коммутационное оборудование обеспечивающее доступ в Интернет. Внутри контейнера необходимо поддерживать постоянную и комфортную для майнинг оборудования температуру в 30-40 °С, и делать это можно регулируя обороты двигателя приточной установки. Чаще всего всего для охлаждения применяется фрикулинг. И в целом, весь комплекс оборудования выглядит логичным и работоспособным. Как правило, применяются специализированные частотные преобразователи для вентиляционных установок. Производители заверяют, что контейнер эффективен, безопасен и полностью готов к работе.

Наш опыт форс-мажорных ситуаций в майниге

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

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

Существует два типа блоков питания: с плавным пуском и без. Примечание. Во втором случае в момент включения емкости заряжаются максимальным током, что приводит к вышеописанным проблемам даже при подключении нескольких БП. В первом случае емкости выпрямителя заряжаются через термистор малым током, что снижает импульс тока при подключении к электросети, однако он остается достаточно высоким. Чаще всего эти факторы никто не учитывает.

А что если горим?

Ещё ситуация. Если в контейнере установлена система пожаротушения (а многие производители на ней, 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 подает примерно 50 000 м3 воздуха в час. При таком потоке наличие даже сильного очага возгорания не прогреет воздух, а дым будет выдуваться наружу ещё до того, как попадет на датчик расположенные под потолком.

Также перед тушением пожара необходимо будет отключить приточную установку полностью, обесточить все потребители тока и в случае использования систем газового пожаротушения обеспечить герметичность контейнера опустив заслонки. Получается что определение возгорания стандартными способами в этом случае невозможно, а, следовательно, и своевременное тушение пожара невыполнимо. Также, в случае срабатывания, использование систем порошкового пожаротушения нанесёт огромный ущерб электронике, и восстановление работоспособности такого объекта затянется на долго. Такой алгоритм работы в контейнерах без АСУ попросту невозможен.

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

Если это происходит с майнером, работающим на видеокартах, то зависание потребует перезапуска системы. Более частые ситуации — зависание оборудования. Однако, если произошла поломка кулера видеокарты, то будет необходимо как можно скорее отключить майнер. Для решения этой проблемы обычно применяются простые вотчдог таймеры подключаемые одним концом в USB разъём материнской платы, а другим на кнопку Reset. Но до этого момента видеокарта будет работать в режиме перегрева, что может привести к повреждению процессора. Если рядом сидит человек и контролирует процесс майнинга — он конечно же сможет сделать это с помощью выключателя блока питания. На первый взгляд это не существенно, однако на практике различные проблемы в работе оборудования остаются достаточно частым явлением и требуют немедленного отключения электропитания с целью предотвращения повреждений. Удаленное же управление электропитанием каждого майнера отсутствует практически во всех предлагаемых на рынке контейнерах.

Основы эффективной работы АСУ в майнинге

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

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

Одновременно необходимо обеспечить работу приточной установки в нужном режиме. Включение майнеров необходимо осуществлять поэтапно, поочередно подавая питание на каждый майнер. Продувать таким холодным воздухом оборудование, которое только начинает майнить, нельзя. Дело в том, что зимой температура воздуха порой опускается до –40… –30 °С. 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 и закрывая заслонки.

Важно предусмотреть все возможные ситуации, в которых может находиться контейнер с оборудование, и обеспечить правильный переход из одного состояния в другое. Для точной работы всех режимов и безошибочных переходов из режима в режим по запросу оператора либо при наступлении определенных показаний от датчиков нужно составлять соответствующую циклограмму. Поскольку все системы регулярно обмениваются данными друг с другом, отказ любой из них будет сразу же выявлен. 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. Например, если выйдет из строя двигатель приточной установки, об этом можно будет узнать ещё до того, как в контейнере начнется перегрев оборудования, поскольку АСУ отреагирует автоматически.

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. Что касается стоимости таких систем АСУ, то их цена сравнительно невысока — по крайней мере, по сравнению со стоимостью всех майнеров и их возможных ремонтов. Таким образом, значительно снизятся затраты на эксплуатацию техники, а управление таким объектом станет по настоящему удаленным и эффективным.


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Расширяйте кругозор, Холмс! Или зачем физикам скрипка и кулинарные навыки

О современной литературе, философии и политике он, по-видимому, не знал почти ничего.… Однако мое изумление достигло апогея, когда я случайно обнаружил, что он не знаком с теорией Коперника и не представляет себе, как устроена Солнечная система.… «Но не знать о ...

Спам звонки. Можно ли с ними бороться?

Доброго времени суток, Хабр. Есть несколько способов бороться со спамными звонками на мобильный телефон, но бывают такие ситуации, когда это практически невозможно. Я расскажу свой случай о систематических звонках со скрытого номера.Все мы привыкли раз в какое-то время получать спамные ...