Системные управления судовыми техническими средствами

Современное развитие судовой техники характеризуется непрерывным ростом степени автоматизации и усложнением задач, решаемых системами контроля и управления. Особенно большое значение имеют задачи развития и повышения качества систем управления и контроля энергетических установок, электроэнергетических и общесудовых систем и устройств, так называемых судовых технических средств.

Реализация судовой автоматики на традиционной аппаратурной базе параллельной обработки информации приводит к значительному усложнению систем и неунифицированным решениям. При этом затраты в ряде случаев могут превышать полученный эффект, а некоторые функции принципиально не могут быть реализованы.

Из возможного разнообразия структур построения судовых информационно-управляющих систем следует выделить два основных направления.

Централизованная структура характеризуется наличием центральной (обычно резервированной для надежности) ЭВМ с высокой производительностью. В этом случае на ЭВМ возлагается решение всех функциональных задач контроля и управления техническими средствами, а также управления самой работой информационно-управляющей системы. В состав такой структуры обычно входит центральный вычислитель, включающий ЭВМ, и центральный пульт обработки информации.

Периферийные устройства состоят из устройств сбора первичной информации (УСПИ) и средств представления информации. Первые предназначены для приема аналоговой и дискретной информации о состоянии параметров технических средств от датчиков и сигнализаторов и преобразования их в вид, необходимый для ввода в ЭВМ, а также для выдачи результатов решения исполнительным органам.

Средства представления информации (дисплеи, цифровые табло, обобщенные и развернутые мнемосхемы, телетайпы) располагаются на пультах соответствующих видов технических средств. Обмен информацией между УСПИ, средствами представления и ЭВМ осуществляется только через ЭВМ по уплотненным коллективным каналам, имеющим магистральную или радиальную структуру.

В централизованной информационно- управляющей системе вся информация о состоянии оборудования (обычно в секундном цикле) поступает для анализа и обработки в ЭВМ. При этом 80 % объема памяти ЭВМ с учетом программы диагностирования самой системы занято программой управления периферийными устройствами и только 20 % - программой процессора ЭВМ.

Рассматриваемая система требует для своей реализации значительно меньшего количества аппаратуры при высокой степени унификации внутри и межсистемной аппаратуры. Однако это справедливо для сложных установок с большим объемом обрабатываемой информации (примерно для 500- 800 источников и 50-1000 потребителей информации), что снижает гибкость и целесообразность использования этой системы в сравнительно простых установках.

Кроме того, долговечность системы полностью определяется работоспособностью центрального пункта обработки информации, при выходе его из строя прекращается функционирование системы в целом. Незначительный объем памяти и малое время в цикле, отводимое для решения функциональных задач, существенно ограничивают возможность наращивания функций. Концентрация в одной ЭВМ достаточно сложных операционных, диагностических и функциональных программ затрудняет их программирование, отладку и организацию взаимодействия программ.

Децентрализованная структура характеризуется сочетанием центральной мини-ЭВМ с рядом микро-ЭВМ, предназначенных для работы в составе периферийных устройств и для решения ряда локальных задач.

Информационно-управляющие системы такого типа представляют трехуровневую иерархическую многомашинную структуру. Низший уровень - микро-ЭВМ, входящие в локальные контуры управления, предназначенные в основном для оптимизации процессов управления. На устройства второго уровня, выполненные тоже на базе микро-ЭВМ, возлагаются задачи регулирования, дискретного управления и защиты по отдельным функциональным задачам и видам технических средств. Взаимосвязанное управление осуществляется центральной ЭВМ и микро-ЭВМ второго уровня и представляет высший иерархический уровень.

В информационных вычислительных системах, решающих задачи централизованного контроля, технического диагностирования оборудования, вычисляющих технике-эксплуатационные показатели, микро-ЭВМ используются для создания активных периферийных пунктов обработки информации, которые, как и при централизованной структуре, делятся по видам технических средств и топологическому признаку.

Разница лишь в том, что входящие в состав УСПИ микро-ЭВМ имеют операционные и диагностические программы, обеспечивающие автономную работу и контроль устройства, а также необходимый минимум функциональных программ для управления установками.

Активные терминалы (дисплеи, телетайпные аппараты и др.) также имеют микро-ЭВМ с программами управления функционированием и контроля этих устройств. В памяти микро-ЭВМ содержится статическая информация (словари стандартных текстов и слов, программы формирования фоновой, знаковой информации).

На центральную ЭВМ в этом случае возлагается реализация сервисных задач (диагностирования оборудования, вычисления технико-эксплуатационных показателей и др.), требующая значительных затрат производительности машины и объемов памяти. Обмен основной оперативной информацией между УСПИ и средствами представления может происходить непосредственно по своим каналам связи, минуя центральную ЭВМ. Исходной информацией для центральной ЭВМ в этом случае является информация, поступающая от УСПИ по отдельным каналам.

Все устройства связаны системой взаимных приоритетов. Обмен информацией представляет собой недетерминированный процесс и осуществляется по заявке со стороны средств представления информации (по вызову оператора), либо программно по результатам обработки в УСПИ или центральной ЭВМ.

Сравнение двух типов структур позволяет сделать вывод о том, что децентрализованная структура существенно улучшает характеристики системы, а именно:

- использование микро-ЭВМ в составе периферийных пунктов обработки информации освобождает центральные ЭВМ от реализации основного объема программ управления и контроля этих устройств и тем самым расширяет возможности системы по решению функциональных задач в центральной ЭВМ;

- повышается долговечность системы;
- при выходе из строя центральных ЭВМ системы возможно сохранение основных ее функций;
- упрощается процесс проектирования, наладки, сдачи системы за счет существенного возрастания автономности устройств, сокращения объема обмена информацией между ними;

- облегчается обеспечение нестандартных режимов функционирования в процессе наладки и ввода в действие системы благодаря функциональной самостоятельности отдельных устройств;
- обеспечивается структурная гибкость, что позволяет создавать системы с ограниченным объемом задач как двухуровневые системы.

Для практической реализации децентрализованных систем по своим функциональным возможностям более всего подходят микро-ЭВМ типа "Электроника С5-01" и "Электроника С5-11".