Принцип действия судовых ИИС

Классификация судовых ИИС по построению ( структуре )

Классификация судовых ИИС по назначению

Обобщенная структурная схема ИИС

Функции измерительных систем

Основные сведения

Современное судно оснащено сложными техническими система­ми различного на-

значения, безаварийная эксплуатация которых во многом зависит от своевременности по-

лучения и анализа контроль­но-измерительной информации о состоянии объектов и устройств.

Для выбора правильного управляющего решения оператору прихо­дится перераба-

тывать большой объем информации по различным контролируемым параметрам, иногда быстро изменяющим свое значение. Например, на атомном ледоколе «Сибирь» в течение 5 с измеряется и контролируется около тысячи параметров. Естест­венно, что человек при самой хорошей тренированности и опытно­сти неспособен за такой короткий промежуток времени воспринять и осмыслить такой объем информации.

На помощь человеку-оператору приходят измерительные системы, возможности которых по объему и скорости измерений и обработке результатов значительно выше, чем у человека. При этом с помощью измерительной систе­мы оператору выдается обобщенная сокращенная информация о состоянии объектов, а зачастую и рекомендации по принятию уп­равляющих воздействий на объекты регулирования.

 

Измерительные системы предназначены для выполнения следую­щих операций:

1. получение информации непосредственно от контролируемого объекта от первич-

ных измерительных датчиков;

2. выполнение измерительных операций, т. е. сравнение измеря­емого значения X с известным значением А, а также преобразование непрерывного сигнала в дискретный (квантова­ние), а в ряде случаев — и цифровое кодирование значений X;

3. производство математических и логических операций при косвенных или сово

купных измерениях;

4. хранение полученной информации и выдача ее оператору в требуемом виде.

На морских судах в последние годы устанавливаются автомати­ческие измеритель-

ные информационные системы нескольких разно­видностей.

 

В наиболее общем виде структурная схема судовой измеритель­ной информацион-

ной системы состоит из таких частей ( рис. 15.1 ):

 

 

Рис. 15.1. Обобщенная структурная схема ИИС

 

1 - первичные измерительные преобразователи физических ве­личин (температуры,

давления, уровня, напряжения, тока), пред­ставляющие их в виде электрического сигнала;

2 - коммутирующие устройства, подключающие электрический сигнал к измери-

тельному преобразователю автоматически или по вызову оператора;

3 - измерительные преобразователи, переводящие аналоговые электрические сигна

лы в унифицированный сигнал. В некоторых случаях измерительные преобразователи меняют масштаб с целью получения результата измерения в принятых единицах;

4 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП), осуществляю­щие собственно изме-

рение, квантование и цифровое кодирование;

5 - цифровые индицирующие устройства, предназначенные для выдачи результата измерения в цифровой форме в десятичном коде;

6 - цифровые регистрирующие устройства, обеспечивающие ре­гистрацию резуль-

тата измерения, номера контролируемого пара­метра и времени измерения;

7 - электронные вычислительные машины (ЭВМ), выполняю­щие различные мате

матические операции и сбор статистических данных о ходе измеряемого процесса;

8 - управляющие устройства, обеспечивающие выполнение за­данной программы по определенному алгоритму;

9 - устройства контроля, предназначенные для выработки сиг­нала измерительной информации при отклонении параметра от нормы;

10 - устройства светозвуковой сигнализации, обеспечивающие выдачу оператору световых сигналов, указывающих место неис­правности, а также обобщенных светозвуко-

вых сигналов в различ­ные помещения судна.

Судовые ИИС имеют различную структуру, но все они строятся на принципе цент-

рализации измерений путем программного или по вызову оператора подключения первич-

ных преобразователей к одному или нескольким измерительным преобразователям.

 

В настоящее время не существует единой признанной классифи­кации судовых ИИС. Наиболее распространенной классификацией ИИС является разделение ее по функ-

циональному назначению и по структуре.

По назначению ИИС могут быть разделены на три группы:

1. измерительные системы (ИС);

2. системы автоматического контроля и управления;

3. системы технической диагностики (СТД).

Измерительные системы обычно используются при исследовани­ях сложных объек-

тов, они имеют хорошие метрологические харак­теристики и обеспечивают оператора необ

ходимой измерительной информацией о состоянии объекта.

Информация в таких системах имеет количественный характер и выдается операто-

ру, как прави­ло, в принятых единицах.

Средства представления информации самые различные: показания стрелочных и цифровых приборов, гра­фики, таблицы и т. д. С помощью некоторых измерительных систем выполняют математическую обработку измерительной информации.

Результат измерения в таких системах выдается в виде логических заключений их обобщенных данных. Обработка результатов изме­рений в системах первой группы иногда производится с запаздыва­нием, поэтому объем запоминающих устройств может быть зна-

чительным.

Основные характеристики судовых измерительных систем:

1. чаще всего в ИС используются входные электрические сиг­налы в виде напряже-

ния постоянного тока в пределах от десятков микровольт до сотен милливольт;

2. число точек измеряемых параметров на судах колеблется от сотен до тысячи. Ко-

личество параметров зависит от назначения и типа судна;

3. погрешность измерения составляет ± (0,5ч-1,5) %. В основ­ном используются методы цифровой измерительной техники, с по­мощью которой обеспечивается высокая точность измерений, прак­тически недосягаемая при использовании аналоговых измеритель­ных устройств;

4. как правило, предусматривается вывод информации на циф­ровую регистрацию и электронную вычислительную машину.

Системы автоматического контроля и управления предназначе­ны для сравнения измеряемых параметров, характеризующих конт­ролируемый объект, со значениями этих параметров (уставками), принятыми за нормальные или допустимые. Часто системы авто­матического контроля и управления называют системами центра­лизованного контроля.

Характер «поведения» объектов практиче­ски известен заранее, а все его возмож-

ные состояния подразделя­ются, как правило, на нормальные и допустимые («норма» и «от­клонение от нормы»). Информация, выдаваемая системой, имеет качественный харак-

тер и отвечает на вопрос: находится объект в заданном режиме или вышел за допустимые пределы. Поэтому си­стема автоматического контроля может быть менее универсальна, чем измерительная.

Системы технической диагностики (СТД) на основании резуль­татов измерений вы-

дают обобщенные сведения о состоянии объек­та, характере неисправностей и способах их устранения. В СТД широко используются вычислительные и логические устройства.

Разделение систем на три группы весьма условно. С помощью большинства судо-

вых систем автоматического контроля и сигнали­зации можно одновременно и измерять -параметры. Измерительные системы, имеющие обратные связи с объектом, по структуре не отличаются от систем диагностики.

Число возможных структурных вариантов ИИС может быть очень большим.

 

Рис. 15.2. Структурные схемы судовых ИИС: а – с общим измерительным каналом;

б – с параллельным измерительным каналом; в – с развертывающим преобразова-

нием

 

По построению ( структуре ) ИИС делятся на три вида:

1. системы с одним измерительным каналом, к которому по­следовательно подклю-

чаются различные первичные преобразовате­ли. К ним принадлежат структуры параллель-

но-последовательного типа ( рис.15.2, а). Переключение первичных преобразователей осу

ществ­ляется коммутатором.

По таким структурным схемам выполнена ИИС «Датацент», установленная на су-

дах тина «Новгород».

2. системы с несколькими параллельными каналами для изме­рения и контроля (рис. 15.2, б). К ним принадлежат структуры параллельного дей­ствия.

Общими в таких системах являются устройства управления УУ и представления информации УПИ. Системы с параллельными каналами могут иметь и независимые устройства представления информации в каждом канале.

Примерами такой структурной схемы могут быть системы непрерывного контроля и измерения, установ­ленные на судах типа «Варнемюнде» и «Инженер Мачульский».

3. системы, в которых процесс измерения осуществляется для всех каналов с помо-

щью меры М (рис. 15.2, в) и индивидуального для каждого канала устройства сравнения СУ измеряемой величи­ны с мерой. Судовые ИИС, имеющие подобную структуру, называ­ются мультиплицированными развертывающими системами.

Такую структуру имеет аналоговая приставка АНЛ1-2 в судовой измери­тельно-ин-

формационной системе АЛСИ1-2 на судах типа «Новомиргород».

Надежность структурной схемы с несколькими параллельными каналами для изме-

рения и контроля намного выше надежности структурной схемы с общим измерительным каналом, так как при выходе измерительного канала из строя выводится из эксплуата­ции вся система. Однако структурная схема первой группы может быть значительно проще и дешевле.

 

Все рассмотренные структурные схемы судовых ИИС ( рис.15.2) имеют в своем составе устройство управления. С помощью этого устройства задается алгоритм работы системы: организуется взаимодействие всех узлов и последовательность выполнения раз­личных операций, выбирается частота опроса первичных преобра­зователей, определяются пределы измерения по каждому из кана­лов и обеспечивается сравнение контролируемого параметра с уставкой.

Однако в последнее время отдельные судовые ИИС и СТД име­ют встроенные в них мини-ЭВМ, с помощью которых, кроме обра­ботки результатов измерения, выполняются все функции, присущие устройству управления.

В более простых судовых ИИС, работаю­щих в одном или нескольких выбираемых заранее режимах, функ­ции управления упрощаются и могут быть переданы таким устрой­ствам, как коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, уст­ройство представления ин

формации. Например, устройство пред­ставления информации, выдав в том или ином виде информацию оператору, может дать команду на установку аналого-цифрового преобразо-

вателя (АЦП) в исходное состояние, а затем - команду коммутатору на подключение оче-

редного первичного преобразова­теля.

В любом случае, когда система управляется с помощью специ­альных устройств уп

равления или с помощью каких-либо других функциональных узлов, между отдельными устройствами ИИС происходит обмен командами, т. е. обмен служебной информацией. Поэтому для нормального функционирования судовой ИИС зада­ется алгоритм работы, обеспечивающий информационную совмести­мость всех узлов, входящих в нее.