Лекция 8. Принципы построения судовых мпсу
С начала 80-х годов морские суда оснащаются системами комплексной автоматизации, построенными на основе микроЭВМ. Применение микроЭВМ позволило комплексно автоматизировать не только СЭУ, но и судно в целом, включая управление грузовыми операциями танкера, решение навигационных, административных и других задач. В настоящее время комплексные МПСУ выпускаются несколькими ведущими в области автоматизации судов фирмами европейских стран. Несмотря на отличия в технических характеристиках, во всех МПСУ
прослеживаются некоторые общие принципы их построения. Судовые МПСУ могут быть охарактеризованы как комплексные распределенные децентрализованные системы управления с иерархическим принципом организации, построенные по модульному принципу.
Представление об общей структуре комплексной МПСУ судовой энергетической установки дает рис. 1.
Рис. 1. Общая структура судовой МПСУ
Такая система автоматики строится в принципе на двух типах модулей – управляющих ЭВМ и диспетчерских ЭВМ, связанных между собою информационными линиями связи, объединяющими их в систему.
Каждая из управляющих ЭВМ специализирована для решения конкретной задачи и непосредственно управляет конкретным судовым объектом – главным двигателем, дизель-генератором, выполняет функции СЦК и т.д. Количество управляющих ЭВМ, а в документации фирм их часто называют процессовыми или рабочими станциями, контроллерами, в МПСУ может составлять несколько десятков. Каждая из ЭВМ, обладая вычислительными возможностями, является в некотором смысле "интеллектуальной" системой. Территориально управляющие ЭВМ могут быть расположены непосредственно у объекта управления, совместно с которыми они образуют локальные системы автоматики, способные достаточно эффективно функционировать и самостоятельно, без связи с диспетчерской ЭВМ. Поэтому такие МПСУ и характеризуют как децентрализованные и распределенные – общие "интеллектуальные" возможности системы управления разделены между многими, относительно простыми ЭВМ, которые распределены по объектам управления.
Диспетчерская ЭВМ решает две основные задачи – обеспечивает связь системы с человеком и объединяет управляющие ЭВМ в систему комплексной автоматизации. С позиции взаимодействия с человеком, диспетчерская Эвм по существу является постом управления СЭУ и территориально размещается в центральном посту управления (ЦПУ) энергетической установкой судна. Для обеспечения надежности, как правило, используются две диспетчерские ЭВМ, дублирующие друг друга. По составу комплектующих блоков (принтер, накопители на магнитных дисках, цветной монитор и т.д.), по организации программного обеспечения, по техническим характеристикам диспетчерские ЭВМ приближаются к персональным компьютерам, отличаясь от них более жесткими требованиями к надежности.
С позиции управления диспетчерская ЭВМ представляет собою верхний уровень управления (иерархии), на нижнем находятся управляющие ЭВМ. диспетчерская ЭВМ координирует работу управляющих ЭВМ, получая от них информацию о процессах в объектах управления и задавая им режимы работы, не вмешиваясь, однако, в детали процесса управления. Такая структура системы обеспечивает ее высокую надежность и гибкость. Если связь с диспетчерской ЭВМ нарушена, управляющая ЭВМ в состоянии решать задачи управления объектом самостоятельно, практически в том же объеме. В зависимости от требований к уровню автоматизации конкретного судна, из состава МПСУ могут быть исключены или добавлены необходимые управляющие ЭВМ – отразится это, в основном, на составе программного обеспечения диспетчерской ЭВМ.
С позиции технического обслуживания комплексная система управления, построенная на микроЭВМ, обладает значительными преимуществами перед системами автоматики, построенными без применения ЭВМ. Электрические схемы управляющих ЭВМ практически одинаковы. Это резко сокращает число типов электронных блоков, обеспечивает их широкую взаимозаменяемость. Специализация же конкретной управляющей ЭВМ достигается в основном на программном уровне – соответствующим содержимым микросхем ПЗУ, где хранится программа.
Вычислительные возможности ЭВМ позволяют легко обеспечить ее тестирование и обнаруживать неисправные блоки. Обычно для этих целей используются специальные тестирующие и диагностические программы, заносимые в память ЭВМ и работающие параллельно с решением основных задач.
Аналогичные по принципам построения распределенные системы управления в настоящее время широко используются в промышленности, на других видах транспорта и в других отраслях. Их сокращенно именуют SCADA-системы (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition System) – системы дистанционного управления и обработки данных.