Система автоматического управления компрессорной станцией

Одним из основных направлений работы ЗАО «Электронная компания «Элкус» является разработка и производство приборов, относящихся к различным автоматическим системам бортового оборудования. Данные приборы давно и успешно применяются на новейших образцах танков, самолётов, ракет и кораблей (как морских, так и космических) для военных и гражданских нужд. Благодаря тому, что ЗАО «Элкус» осуществляет полный цикл от разработки плат до ввода готовых приборов в эксплуатацию, и благодаря использованию качественной аппаратной базы собственного изготовления и продукции, поставляемой фирмой ПРОСОФТ, разработанные приборы полностью соответствуют всем требованиям заказчика, а также обеспечивают безотказную работу в самых жёстких условиях эксплуатации.

Одним из примеров подобных разработок может служить система автоматического управления (САУ) компрессорной станции (рис. 1).

Назначение и состав САУ

Рассматриваемая система предназначена для управления компрессорной станцией, входящей в состав системы жизнеобеспечения отечественных подводных лодок. Система жизнеобеспечения требует высочайшего контроля надёжности работы, которая и обеспечивается данной САУ. В состав САУ компрессорной станции входят:

• прибор управления электрокомпрессором и блоком осушки (ПУ ЭКБО);

• шкаф силовой (ШС).

Далее в статье приводится краткая характеристика данных приборов.

Прибор управления электрокомпрессором и блоком осушки

ПУ ЭКБО (рис. 2) является основным управляющим устройством рассматриваемой САУ. Благодаря использованию процессорного модуля FASTWEL™ устройство ПУ ЭКБО обеспечивает сочетание высокой надёжности и скорости работы.

ПУ ЭКБО обеспечивает следующую функциональность:

• приём дискретных сигналов, поступающих от датчиков и сигнализаторов компрессорной станции;

• формирование управляющих сигналов в соответствии с алгоритмом работы программы автоматики в реальном времени;

• выдачу дискретных и релейных управляющих сигналов на исполнительные механизмы компрессорной станции как в автоматическом, так и в ручном режимах;

• индикацию текущего состояния прибора и объекта управления;

• постоянный контроль за появлением возможных ошибок, а также вывод всей необходимой для ремонта информации в случае возникновения ошибок;

• самотестирование прибора (включая возможность самотестирования в автономном режиме с использованием специальной проверочной заглуш­ки);

• обмен дискретной информацией с бортовой корабельной системой управления техническими средствами (КСУ ТС) и шкафом силовым (ШС), позволяющий осуществлять как местное управление компрессорной станцией посредством лицевой панели ПУ ЭКБО, так и удалённое управление от центрального бортового компьютера.

Шкаф силовой

ШС (рис. 3) является основным силовым элементом САУ. Он преобразует входное напряжение и снабжает электропитанием все устройства, входящие в состав САУ и объекта управления.

ШС обеспечивает следующую функциональность:

• формирование и коммутацию напряжений питания на устройства, входящие в состав компрессорной станции, в том числе и на ПУ ЭКБО;

• защиту, контроль и стабилизацию выходных электрических цепей (27 В, ~220 В, ~380 В) при широком диапазоне входных напряжений;

• индикацию текущего состояния прибора и объекта управления.

Краткое описание работы системы управления компрессорной станцией

Назначение ПУ ЭКБО как основного компонента системы управления – формирование набора управляющих воздействий на компрессорную станцию и шкаф силовой. 

Эти управляющие воздействия являются результатом реализации алгоритма управления, входные данные для которого берутся из различных источников (рис. 4):

• от КСУ ТС (корабельной системы управления техническими средст­вами);

• от дискретныx датчиков компрессорной станции (пороговых датчиков давления, температуры, состояния клапанов и др.);

• от интеллектуальных датчиков (датчиков контроля влажности воздуха, наличия масла в воздухе, параметров работы основного электропривода);

• от сигнализаторов шкафа силового;

• от оператора в виде информации, полученной с местного пульта управления.

Все эти данные поступают в каждый из трёх блоков управления, где выполняется их параллельный анализ с помощью специального программного обеспечения, разработанного в ЗАО «Элкус». Результатом анализа становится набор выходных управляющих воздействий, которые каждый вычислитель (блок управления) выдаёт на исполнительные механизмы. За счёт мажоритарного голосования на выходных реле в объект управления уходит управляющее воздействие, которое сформировали, как минимум, любые два из трёх блоков управления. Кроме выдачи воздействия в компрессорную станцию, все три вычислителя обмениваются этой информацией между собой, и если все три набора результирующих данных совпадают, то продолжается выполнение алгоритма. При наличии расхождений выполняется дополнительный анализ неисправности, локализация неисправного модуля, под­лежащего замене, и запускается штатный алгоритм аварийной остановки. Таким образом удаётся гарантированно корректно остановить станцию при любом отказе электроники. При проектировании данной системы управления нашими заказчиками были установлены следующие приоритеты: важнее корректно завершить работу и определить неисправность для выполнения ремонта с максимальной оперативностью, чем продолжать решение боевой задачи при любых одиночных отказах. Это и было реализовано благодаря встроенным средствам диагностики системы, которые позволяют как определить неисправный блок с точностью до заменяемого компонента в случае отказа системы управления, так и определить тип и место неисправности в случае отказа компрессорной станции.

Для ситуаций, когда необходимо продолжать работу компрессорной станции при отказе управляющей электроники, а также для проведения пусконаладочных работ прибор управления имеет пульт ручного управления. Пульт вместе с органами управления, расположенными на панелях ручного/местного управления силового шкафа и непосредственно компрессорной станции, позволяет выполнять включение и выключение основных механизмов станции без участия электроники, но с визуальным контролем оператором всех необходимых параметров (давление, температура и др.) всех частей компрессорной станции посредством устройств индикации. Такое управление возможно даже при отсутствии электропитания в приборе управления, например при отказе вторичного источника питания 27 В.

Несмотря на огромное количество новых конструктивов для построения встраиваемых систем, которые потенциально обладают большими возможностями в сравнении с конструктивом MicroPC, в описываемом проекте применён именно он, так как при относительно низкой, но достаточной для поставленной задачи производительности позволяет получить самое дешёвое решение, построенное на крейте с объединительной платой.

Заключение

Все устройства, входящие в состав представленной САУ, прошли необходимые испытания на возможность работы в жёстких условиях эксплуатации и благодаря гибкости настройки САУ с учётом требований заказчика успешно применяются на реальных объектах с различными типами компрессорных станций.

Большой опыт успешных внедрений многократно продемонстрировал возможности ЗАО «Электронная компания «Элкус» создавать на базе собственных разработок и покупных высокотехнологичных изделий, в частности модулей FASTWEL™, приборы и аппаратно-программные комплексы, способные безотказно работать в сложнейших условиях эксплуатации и при этом соответствовать высоким функциональным требованиям заказчика. ●