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.

Самый верхний уровень иерархической структуры управления судном, представленный взаимодействующими оператором ЦПУ, вахтенным штурманом и рядом ЭВМ - навигационной (НВМ), центральной (ЦВМ) и управляющей (УРМ), - получает и контролирует наиболее обобщенную информацию о состоянии судна и его устройств, принимает генеральные решения по управлению, не разбитые на отдельные алгоритмические цепочки и без конкретных адресов. Таким решением может быть, к примеру, перекачка рассчитанной по остойчивости судна части топлива с борта на борт для устранения крена. Ни цистерны, содержащие подлежащее перекачке топливо, ни номера насосов и клапанов топливных магистралей на этом верхнем уровне не уточняются.

Команда пересылается в расположенный ниже иерархический уровень - уровень подсистем. Установленная в ЦПУ судна одна из микроЭВМ, обслуживающая судовые системы (СС) и специализированная на решении задач данного класса, пользуясь сигналами о заполнении цистерн, состоянии магистралей и т. п., а также вариантами программ, записанных в памяти ПЗУ, анализирует имеющиеся обстоятельства и, выбрав вариант, определяет подлежащие пуску конкретные узлы системы.

Генеральные команды пуска и режима этих узлов передаются в соответствующие звенья еще более низкого иерархического уровня, уровня управляющих блоков. Аппаратура этого уровня выполнена на основе наборов логических микросхем, а в последнее время - микропроцессоров и микроконтроллеров, с обеспечивающими логическими устройствами. Она вырабатывает (чаще всего по некоторой заранее заданной, жесткой программе) набор управляющих сигналов, распределенных во времени и пространстве (по объектам) и адресованных конкретным локальным регуляторам и управляющим устройствам. Связи между звеньями аппаратуры этого уровня позволяют исключить запредельные режимы, неразрешенные состояния. Сигналы, передающиеся в самый нижний уровень автоматики, обычно подвергаются цифроаналоговому преобразованию.

Устройства локальной автоматики размещаются непосредственно на объектах управления и локальных постах машинного отделения МО с дублированным ручным управлением. На рисунке 1.2 указаны следующие локальные посты: у дизельной ГЭУ, вспомогательных механизмов ВМ, механизма изменения шага винта (МИШ), пост рулевой машины (РМ), установки инертных газов (СИГ), дизель-генераторов (ДГ), насосных станций (НС), якорно-швартовных устройств (ЯШУ) на баке и юте, в выгородке подруливающего устройства (ПРУ), у шлюпбалок и на верхней палубе у аварийного дизель-генератора (АДГ).

Рис. 1.2 Локальные посты автоматики

Устройства локального нижнего уровня автоматики обеспечивают непосредственное управляющее воздействие на объекты и измерение контролируемых величин, в силу чего локальные регуляторы и стабилизаторы построены преимущественно на электромеханических и электрогидравлических механизмах и датчиках, которые имеют аналоговый характер действия.

Результаты исполнения команд, воспринятые измерительными датчиками и сигнализаторами, в виде соответствующих наборов сигналов передаются наверх, по пути подвергаясь обработке и обобщению соответственно уровню иерархической структуры. В конце концов, обширная конкретная информация об исполнении задачи перекачки топлива может отобразиться перед оператором зажиганием какого-то сигнального светодиода на мнемосхеме судовых систем, размещенной, скажем, в ПУГО.

Доля комплексно автоматизированных судов мирового флота сегодня составляет 60... 70 %, причем в их число входят все крупные суда, водоизмещением более 20 тыс. т. Регистр России, присваивая вновь построенному или модернизированному судну классификационный символ, отмечает и уровень его автоматизации.

Конкретные требования к свойствам и устройствам автоматизации отдельных судовых установок и систем для судов разных типов определяются периодически обновляемыми Правилами Регистра России, в которых учитывается достигнутый технический уровень и опыт, накопленный морской практикой.