• О предприятии
• Продукция
• Пуско-наладочные работы
• Партнеры
• Публикации
• Контакты
• Вакансии

Проектирование АСУ, средств автоматизации судового пропульсивно-энергетического комплекса

Эффективность судовых энергетических установок в значительной мере определяется уровнем автоматизации и качеством управления скоростными и нагрузочными режимами их работы.

Система дистанционного автоматизированного управления (система ДАУ) главной пропульсивной установкой предназначена для управления скоростью и направлением движения судна путем изменения частоты вращения главного двигателя (ГД) и направления упора гребного вала.

На судах с винтами фиксированного шага (ВФШ) на базе реверсивных мало- и среднеоборотных ГД система ДАУ должна обеспечивать изменение упора и направления вращения гребного вала путем изменения частоты и направления вращения ГД.

На судах с ВФШ на базе главных нереверсивных дизелей система ДАУ должна обеспечивать изменение направления вращения гребного вала путем автоматизированного управления реверсивным дизель-редукторным агрегатом.

На судах, оснащаемых винтами регулируемого шага (ВРШ) или водометными движителями, система ДАУ должна работать в сочетании с системой управления главным движителем, изменяющей скорость и направление движения судна.

Электроснабжение судна обеспечивается дизель-генераторными установками (ДГ), входящими в состав судовой электростанции, которые должны иметь собственные системы ДАУ ДГ, обеспечивающие автоматический запуск и дистанционную остановку дизелей в нормальных и аварийных режимах работы.

Таким образом, большое количество и разнообразие судовых энергетических установок на базе ГД и ДГ обусловлено их назначением, условиями применения, видом потребителей, уровнем автоматизации и рядом других факторов. Соответственно различаются системы ДАУ ГД и ДАУ ДГ, каждая модификация должна иметь собственные особенности их построения и взаимодействия со смежными сопрягаемыми системами.

Судовые средства автоматизации содержат панели контроля и управления, операторские станции, программируемые контроллеры, датчики и исполнительные устройства, источники основного и резервного питания, различного рода программируемые средства сбора, обработки и передачи информации по интерфейсным каналам, устройства коммутации и преобразования выходных сигналов, поступающих к электроприводным, электропневматическим и электрогидравлическим устройствам дискретного и аналогового управления.

Особенность построения систем ДАУ ГД и ДАУ ДГ состоит в том, что они должны иметь программно-аппаратную унификацию и совместимость своих элементов со всеми перечисленными средствами автоматизации, при этом сами системы должны быть интегрированы в состав автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) судна.

Проблемы реализации систем ДАУ ГД и ДАУ ДГ

Судовые системы дистанционного автоматизированного управления для судов с винтами фиксированного и регулируемого шага, должны поставляться с Сертификатом Морского Регистра судоходства РФ, Речного Регистра или зарубежного Морского классификационного общества с учетом требований заказчика.

Как правило, значительная часть оборудования поставляется на судно разнопрофильными специализированными предприятиями, которые не могут в полной мере обеспечить требуемого взаимодействия поставляемого оборудования с сопрягаемым оборудованием других фирм-поставщиков. Это связано с различными подходами к поставке собственной продукции, при этом не всегда учитывается необходимость выполнения дополнительных специфических операций функционирования судового оборудования на более высоком межсистемном уровне управления, при котором обеспечивается оптимальное функционирование судовых энергетических и транспортно-технологических процессов.

В ряде случаев системы ДАУ ГД и ДАУ ДГ поставляются совместно с главными двигателями и дизель-генераторными энергетическими установками и используются в качестве локальных систем управления.

В большинстве случаев в поставляемых системах используются программируемые контроллеры различных фирм, имеющие собственную архитектуру, операционные системы и системы команд, способы и средства отображения информации, организацию сетей передачи данных, собственное программное обеспечение и технологические языки программирования.

Необходимость сокращения численности судового экипажа требует комплексной автоматизации судна за счет повышения уровня интегрированного взаимодействия между локальными системами управления.

Объединение схемотехнических и программно-аппаратных средств систем ДАУ ГД и ДАУ ДГ в единую системотехническую среду представляет серьезную проблему. Повышение уровня автоматизации судового пропульсивно-энергетического комплекса на базе ГД и ДГ может быть обеспечено лишь за счет повышения уровня интеграции систем ДАУ, входящих в состав общесудовой АСУ ТП, и требует комплексного подхода к их проектированию. Однако подходы разработчиков, обеспечивающих комплексные поставки систем управления и электрооборудования, не всегда принимаются во внимание.

При комплексном проектировании и поставке на судно интегрированных систем управления существенно снижается их общая стоимость, снижается стоимость ЗИП и обслуживания автоматизированных систем в процессе эксплуатации судна.

Из этого следует, что выбор поставляемых изделий должен выполняться с учетом межсистемной совместимости, которая может быть достигнута лишь при разработке и поставке оборудования одним поставщиком. В этом случае обеспечивается охват всего комплекса проблем, связанных с оптимальной организацией технологического процесса, и обеспечением требуемой интеграции технических средств и их унификации с учетом специфики функционирования автоматизируемого объекта.

Поддержка САПР

Большое количество задач, связанных с повышением уровня автоматизации судовых технологических процессов, требует постоянного поиска новых технических и информационных решений, соответствующих современному техническому уровню.

Судно является объектом управления повышенной сложности. Поэтому разработка конструкторской документации и программного обеспечения АСУ ТП судна, проведение стендовых испытаний и комплексная отладка обеспечиваются за счет применения САПР на всех этапах разработки и сдачи продукции заказчику.

Ориентация на новые информационные технологии обеспечивает оперативную разработку и комплексную отладку алгоритмов управления и контроля, реализуемых программно-аппаратными средствами АСУ ТП.

Для решения поставленных задач предприятием специально разработана и успешно применяется универсальная объектно-ориентированная инструментальная программная оболочка "OUR-CAD" (The Object Universal Resolver – CAD), предназначенная для проектирования, компьютерного моделирования, комплексной отладки и визуального программирования сложных систем управления.

Применение нового компьютерного инструментария позволяет отказаться от применения стендового оборудования и различного рода имитаторов, что позволяет ускорить разработку программного обеспечения средств автоматизации, значительно сократить стоимость и сроки проектирования и комплексной поставки судовых систем управления.

Критерии проектирования систем ДАУ ГД и ДАУ ДГ в составе интегрированных АСУ ТП судна

Предприятие разрабатывает, изготавливает и выполняет комплексные поставки унифицированных средств автоматизации и электрооборудования для судостроения, электроэнергетики, портов и предприятий нефтехимической промышленности.

Эффективность деятельности предприятия за счет комплексного подхода к проектированию средств автоматизации и электрооборудования основывается на следующих критериях:

1. Функциональная модульность составных систем управления.

2. Программно-аппаратная унификация проектируемых систем управления и их совместимость в составе интегрированной АСУ ТП судна.

3. Выбор элементной базы систем управления электроприводным и технологическим оборудованием, по интеграции средств управления и контроля в единый информационный комплекс.

4. Ориентация на единого производителя комплектующих изделий, обеспечивающих максимальную унификацию программно-аппаратных средств при проектировании судовых систем управления и их комплексной поставке на судно.

5. Разработка локальных и комплексных систем управления собственной разработки на базе новых технических и информационных технологий.

Пример комплексной поставки на судно интегрированной АСУ ТП

Одним из примеров комплексного подхода к проектированию и поставке судовых средств автоматизации, может являться комплексная автоматизация танкера "Капитан Бармин" (пр. 15781, Рыбинский судостроительный завод).

В состав разработанной предприятием интегрированной АСУ ТП входят следующие системы:

•  система ДАУ главными судовыми энергетическими установками. Комплектно с системой ДАУ поставляются следующие устройства:

1. электропневматические преобразователи для управления регулятором частоты вращения (собственная разработка предприятия);
2. электропневматические преобразователи для управления переключением муфт реверс-редукторов ГД (собственная разработка предприятия);
3. система защиты главных двигателей;
4. судовой машинный телеграф (совмещенный с задатчиком системы ДАУ ГД) со следящим электрическим валом (собственная разработка предприятия);

• система управления судовой электростанцией;
• система управления вспомогательными механизмами и системами;
• система централизованного контроля;
• система управления грузовыми операциями.

Кроме того, в комплект поставки входят пульт судовождения и электрораспределительные устройства (главный, аварийный и вспомогательные распредщиты), магнитные пускатели и др.

Интегрированная АСУ ТП построена на базе новых конструкторских решений с применением современных схемотехнических и программно-аппаратных средств, программируемых контроллеров, средств управления и отображения информации, современных датчиков и электротехнических устройств.

Комплексное решение вопросов проектирования судовых средств автоматизации предоставило возможность обеспечить унификацию и совместимость:

• схемотехнических и программно-аппаратных средств;
• инструментальных средств программирования контроллеров;
• прикладного программного обеспечения проектируемых систем управления;
• программного обеспечения сетей передачи данных.

Объединение судового энергетического и технологического оборудования в единую систему интегрированного взаимодействия предоставило возможность получить ряд преимуществ, в число которых входят:

• надежность функционирования автоматизированного оборудования в соответствии с алгоритмами его межсистемного взаимодействия;
• удобство управления автоматизированным оборудованием со стороны судового персонала;
• безаварийность автоматизированного оборудования за счет безотказности и надежности схемотехнических и программно-аппаратных средств;
• удобство использования эксплуатационной документации;
• сокращенный запас номенклатуры ЗИП;
• снижение стоимости поставляемой аппаратуры за счет предоставляемых фирмами-поставщиками скидок при крупных (комплексных) заказах;
• сокращение сроков поставки комплектующих изделий и, соответственно, сроков изготовления продукции.

Таким образом, ориентация на разработку и комплексную поставку систем ДАУ ГД, ДАУ ДГ, интегрированных АСУ ТП и судового электротехнического оборудования предоставляет возможность существенного снижения стоимости и повышения качества поставляемой продукции, соответствующей мировым стандартам.