Системы контроля состояния подсистем танкера с использованием современной элементной базы (стр. 1 из 19)

На судах торгового флота отдельные устройства и приборы механической, гидро- и электроавтоматики стали нормой оборудования только после второй мировой войны. Они появились на основе опыта разработки и эксплуатации соответствующих корабельных установок. Первоначальный этап автоматизации судов отличался бессистемностью. Автоматизировались отдельные судовые механизмы, установки, чаще всего вспомогательные. Так появились авторулевые, дистанционно управляемые насосы, дизель-генераторы и т. д. При этом автоматика, производившаяся фирмами - изготовителями установок, имела пеструю и взаимно несовместимую физическую основу и элементную базу - от чистой механики и до электронно-ламповой техники.

Резкий скачок в развитии судовой автоматики наблюдался в 60 - 70-е гг., когда она стала экономически выгодной, позволяя оптимизировать режимы эксплуатации судов. В это время была разработана и проверена в эксплуатации автоматизация основных судовых установок и механизмов - от главного двигателя и до общесудовых систем и грузового оборудования. Однако вся эта автоматика состояла из малонадежных разнородных локальных устройств. Их обслуживание и ремонт в море силами экипажа были на грани возможного.

Появление надёжных, помехоустойчивых и экономичных аналоговых и логических микросхем и особенно микропроцессоров, а также совершенствование и миниатюризация исполнительных электромеханических элементов и датчиков предоставили качественно новую электрическую элементную базу для современного - этапа развития автоматизации судов. Этот этап, начавшийся с внедрения микроэлектронных ЭВМ в судовые системы управления, характерен следующими особенностями:

- комплексным системным характером автоматизации, охватывающей все стороны функционирования судна как специфического транспортного средства во всей их взаимосвязи;

- сбалансированным распределением высших функций управления между человеком и управляющей ЭВМ с учетом эргономических, психологических и экономических требований;

- использованием математизированных моделей управления и автоматическим отысканием оптимума по заданному критерию, использованием самонастраивающихся и обучающихся структур на основе мощных ЭВМ, предоставляющих возможность иметь обширную библиотеку программ.

Целью данного дипломного проекта является - разработка микропроцессорной системы контроля состояния подсистем танкера, с использованием современной элементной базы и алгоритмов контроля и управления.

1. УПРАВЛЯЮЩИЙ КОМПЛЕКС ТАНКЕРА

1.1 Группы комплексной автоматизации судов

Все установки и системы судов по охвату комплексной автоматизацией судна (КАС) принято подразделять на следующие взаимосвязанные группы, системы (рис. 1.1).

Рис. 1.1 Группы комплексной автоматизации судна

1. Компьютерная система эксплуатационно-организационного и экономического планирования рейса, характеризующаяся связями с береговыми системами управления - пароходства, фрахтовых организаций, грузополучателей и грузоотправителей. Для грузового судна эта система носит обычно вспомогательный характер, задавая некоторые обобщенные исходные данные для кораблевождения и грузоопераций. Однако для таких судов, как пассажирские, рыбопромысловые, паромы и др. с развитой сетью обслуживания, учета, эта система имеет большую самостоятельную роль и использует центральную ЭВМ общего применения.

2. Система автоматизированной грузообработки, решающая задачи загрузки и выгрузки грузов, их размещения в судовых помещениях с учетом совместимости и портов назначения, учета их вида, количества, массы. При этом производятся расчеты осадки, крена и дифферента, напряжений в связях корпуса, оцениваются остойчивость судна, допустимые пределы крена на волнении и т. п. При специальных грузах (нефть, замороженная рыба, фрукты) эта система, в этом случае имеющая особый пост управления грузооперациями (ПУГО, рис. 2) обеспечивает управление операциями по активному хранению грузов (создание и поддержание пожаровзрывобезопасной атмосферы в танках, надлежащего процесса замораживания и вентиляции трюмов).

3. Система судовождения, решающая с помощью специализированной навигационной ЭВМ (НВМ) навигационные задачи (расчет курсов, времени поворотов, периодического определения места судна по спутниковым и радионавигационным системам, ведение текущего счисления и прокладки), задачи безопасного расхождения с судами и другими препятствиями с помощью РЛС, задачи коррекции курсов в соответствии с метеопрогнозами и т. д.

4. Система автоматического управления энергетическими установками судна, в первую очередь его главной энергетической установкой (ГЭУ) и вспомогательными механизмами (ВМ) - наиболее традиционная для судовой автоматики - обеспечивает безвахтенное обслуживание машинного отделения (МО) посредством управляющей ЭВМ и системы централизованного контроля (СЦК), вырабатывая алгоритм и необходимые управляющие воздействия для пуска и остановки ГЭУ, маневровых режимов, отыскания и стабилизации наиболее экономичных маршевых режимов; обеспечивает согласованную работу всех вспомогательных механизмов, устройств подготовки топлива, электропитания и т. д.

5. Система управления общесудовыми системами (СС) - водяными, вентиляционной, отопительной, кондиционирования, противопожарной, бытового обеспечения экипажа и пассажиров, обеспечивающая дистанционное управление с мостика швартовными операциями, якорными устройствами, процессами дифферентовки и балластирования судна и т. д. Для этой системы характерна сеть рассредоточенных объектов управления, требующих использования принципов телеуправления и телесигнализации. При наличии ПУГО там размещается часть управления и контроля судовых систем.

Все эти системы в большей или меньшей степени взаимодействуют друг с другом не только через управляющую судном ходовую вахту и центральную ЭВМ в ходовой рубке (ХР), но и путем обмена сигналами взаимоблокировок, синхронизации, информацией общего характера. Современные судовые автоматизированные комплексы, пройдя стадию высокой централизации, когда все процессы управления формировались единственной на судне мощной ЭВМ, теперь строятся по пирамидальной иерархической структуре, обеспечивающей живучесть системы в целом и сохраняющей большую часть своих функций при повреждении какого-либо звена структуры.