Система управления грузовыми операциями на танкере

Система управления грузовыми операциями на танкере

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>919933 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 753709 (22} Заявлено. 231079 (21) 2830944/27-11, (И)М.Кп с присоединением заявки ¹

В 63 В 27/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 629. 123. 56 (088.8) Опубликовано 150482, Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 15. 04. 82 Г.К.Соколов, В.Е.Вольский; В.Н.Юнг, A.Â.Åðìîëàåâ-Маковский, В.М.Старостин, Jf.5тСории, Ю.Н.Власов, A.À.Ùåãoëåâ и Ю.Т.Никитюк 1..-;

1 :,", j (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОВЫМИ ОПЕРМ?ИЯМИ

HA TAHKEPE

Изобретение относится к автоматизации специальных грузовых систем на танкерах.

По основному авт.св. 9 753709 известна система управления грузовыми операциями на танкере, содержа- . щая датчик уровня и датчики режимов оборотов насосов, связанные через устройство ввода и вывода информации с формирователем состояния объектов, датчики посадки танкера, связанные с формирователем критических параметров, к одним из выводов которого подключены блоки контроля посадки и прочности, сигнальные табло, исполнительные механизмы насосов, блок коммутации управляющих команд и блок опроса, состоящий из регистров параметров по приоритету, матричных ячеек управления ими, матричных ячеек формирования управляющих команд, при этом входы блока опроса соединены с одним из выходов формирователей состояния объекта и критических параметров, а выход с одним из входов блока коммутации управляющих команд, другие входя которого. соединены cooTветственно с выходами устройства ввода и вывода информации и формирователя состояния объекта, а выходы с исполнительными механизмами насосов, затворов, блоком имитации грузовых программ и сигнальными табло. Матричные ячейки управления регистрами параметров по приоритету выполнены на элементах И, ИЛИ, Задержка, И-НЕ, блок коммутации управляющих команд состоит из переключателя и логических элементов И, ИЛИ, НЕ, Задержка, а блок имитации грузовых программ включает в себя временной датчик, имитаторы датчиков и элемент И (1).

Недостатком известной системы. является то, что она обеспечивает оператора информацией по прочности, посадке и остойчивости судна только при достижении текущим значением параметра граничного значения. После полученйя этой информации оператору необходимо по выработанной системой рекомендации произвести управляющее воздействие. После срабатывания исполнительного механизма начинается процесс ликвидации выбега параметра эа допустимое граничное значение..3а это время параметр может значительно превзойти допустимое значение. В момент проведения

919933 грузовых операций такой заброс параметра, особенно прочности или остойчивости, за допустимую границу отрицательно влияет на техничес кое состояние судна и может привести к аварийной ситуации. В момент расчета плана проведения грузовых операций в случае достижения параметром граничного значения оператору необходимо начинать расчет снова.

Отсутствие возможности оперативной корректировки плана грузовых программ до момента выбега параметра увеличивает и время режима Проверка .

Целью изобретения является повышение быстродействия системы.

Цель достигается тем, что система снабжена блоком прогнозирования параметров судна при погрузке, состоящим из ячейки синхронизации и подключенных к ее выходу одними . своими входами триггеров, одни и другие выходы которых подключены. соответственно через ячейку предварения и непосредственно к одному из входов блоков формирования критических параметров, а другие вхОды одного и другого триггеров соответственно подключены к датчикам посадки непосредственно и через элемент ИЛИ к датчикам уровня и имитатору датчиков.

На фиг.1 представлена функциональная схема всей системы управления; на фиг. 2 — функциональная схема блока опроса; на фиг.3 - функциональная схема блоков коммутации управляющих команд, имитации грузовых программ и прогнозирования параметров судна соответственно.

Система (фиг.1) включает в себя формирователь 1 состояния объектов, ко входам которого подключены датчики 2 уровня и датчики 3 режимов работы насосов через устройство. 4 ввода и вывода информации, причем ,цругой выход устройства 4 подключен к одно>лу из входов блока 5 коммутации управляющих команд, к другим входам которого подключены соответствующие выходы формирователя 1 непосредственнб и через блок б опроса, К другому выходу блока б опроса подключен выход формирователя 7 критических параметров, входы которого через блок 8 прогнозирования параметров судна при погрузке соединены с датчиком 2 уровня, датчиками 9 посадки танкера и.блоками 10 и 11 контроля, соответственно посадки и прочности судна. Выходы блока 5 подключены к исполнительным механизмам 12 н 13 затворов и насосов, сигнальным табло 14 — 16. На табло 14 высвечивается факт. ликвидации выбега критических параметров, на табло

15 — информация о неисправности в

Блок 17 имитации датчиков (фиг.3) состоит из имитаторов датчиков 34 линии управления, на табло 16 - рекомендация к действию оператора.

Блок 17 имитации датчиков своими выходами связан с входами формирователя 1 состояния объектов и блоком 8 прогнозировайия параметров судна.

Вход блока 17 имитации датчиков связан с выходом блока 5 коммутации управляющих команд. Блок 6 опроса (фиг.2) состоит из матричных ячеек 18

10 управления регистрами 19 параметров прочности, крена, дифферента, осадки, генеральной линии и матричных ячеек 20 формирования управляющих команд. Связь матричных ячеек 20 формирования управляющих команд с регистрами 19 параметров организована таким образом, что в первую очередь опрашиваются емкости, которые возможно подключить к процессу, а затем емкости; которые можно отключить от процесса. Матричные ячейки 18 управления регистрами 19 пере>летров по приоритету содержат логическую цепочку, состоящую из элемента И 21, соединенного через элемент "Задержка" 22 с одним из входов элемента

ИЛИ 23. Выход элемента ИЛИ 23 через элемент 24 И-HE второй вход которого связан с выходом ячейки 18 управ ления регистром высшего приоритета, соединен с инверсным входом элемента 24 И-HE ячейки 18 управления регистром параметра низшего приоритета и своим регистром 19. Матричные ячейки 20 формирования управляющих команд содержат элементы 25 И-HE. Выходы элементов И-HE 25, формирующих команды через элементы 26 ИЛИ на пуск и остановку исполнительных механизмов .12 и 13, соединены перекрест-.

40 но и с инверсными входами ячеек 20, которые работают с регистром параметра низшего приоритета. Входы элементов 25 И-HE соединены также с выходами формирователя 1 состояния объек-.

45 тов.

Блок 5 коммутации команд (фиг.З) состоит из переключателя 27, логических элементов 28 и 29 И, 30 НЕ, 31 "Задержка", 32 и 33 ИЛИ. Выходы переключателя 27 в режиме "Автоматическое управление" .соединены с исполнительными механизмами, а через элемент 32 ИЛИ с одним из входов элемента 28 И, соединенного своим выходом через элемент 31 Задержка" с сигнальным табло 15. Другой вход элемента 28 И соединен с выходо л элемента 30 НЕ, вход которого соединен с одним из входов элемента 29

И, выход которого подключен к табло 14. Выходы переключателя 27 в режимах "Проверка" и "Совет" соединены через элемент 33 ИЛИ с табло 16.

919933 временных задатчиков 35 и элементов 36 И. Входы имитаторов 34 связаны с выходом переключателя 27 в режиме "Проверка" и выходами временных задатчиков 35, а первый выход имитаторов датчиков подключен к входу формирователя 1 состояния объектов через элемент 36 И, второй вход. которого связан с выходом переключателя 27 в режиме "Проверка" . Вто- рой выход имитаторов датчиков 34 подключен к- блоку 8 прогнозирования параметров судна. Блок 8 прогнозирования параметров судна при погрузке (фиг.3) состоит из ячейки 37 предварения, триггера 38, ячейки 39синхронизации и элемента 40 ИЛИ. Входы ячейки 37 предварения подключены через триггер 38 к датчикам 9 посадки танкера, а через триггер 38 и элемент 40 ИЛИ к датчикам 2 уровня и имитаторам датчиков 34. Выходы триггеров 38 и ячейки 37 предварения подключены соответственно к формиррвателю 7 критических параметров. Выход ячейки 39.синхронизации подключен к триггерам 38.

Устройство работает следующим образом.

С устройства 4 для каждого конкретного случая погрузки — выгрузки в формирователь 1 состояния объектов вводятся конечные значения процесса грузовых операций по уровням.

По посадке танкера вводятся конечные значения в формирователь 7- критических параметров. После введения плана грузовых программ и в зависимости от намеченной скорости проведения грузовых операций оператор на. блоке 17 устанавливает режим работы каждого имитатора датчика 34 при помощи временных задатчиков 35, т.е:.устанавливается время заполнения или осушения каждой емкости. Переключатель 27 устанавливается в положение "Проверка", и система включается. Начинается процесс проверки введения плана проведения грузовых операций. B соответствии с ко -, нечными и текущими параметрами регистр 19 параметров генеральной линии осуществляет выбор необходимой матричной ячейки 20. Выходные сигналы с матричных ячеек 20 через .элементы ИЛИ 26 поступают на блок 5 коммутации управляющих команд, где через переключатель 27 приходят на вход имитаторов 34 датчиков и на вход элемента 36 И. Управляющие команды, таким образом, в режиме "Проверка" включают и выключают имитаторы датчиков 34 емкостей, на входе которых установлены объекты управления. После включения имитатора 34 на его выходе появляются два сигнала. Первый идет на второй вход элемента 36 И, с выхода которого сигнал поступает на вход формирователя

1 состояния объектов для получения информации о выполнении управляющей командой своей функции. Второй сигнал с имитатора датчика 34 поступает на вход элемента 40 ИЛИ блока 8 прогнозирования параметров судна при погрузке. С выхода элемента 40

ИЛИ этот сигнал идет на вход триггера 38, с которого, циклически, в зависимости от работы ячейки 39 синхронизации может направляться на вход формирователя 7 критических параметров или через ячейку 37 предварения, или непосредственно для выработки предварительной и текущей информации о ходе протекания процес- .

15 са "Проверка".

В ячейке 37 предварения производится последовательно преобразование аналоговых сигналов в цифровые, запоминание, вычисление скорости и

Щ ускорения изменения параметров. Такая обработка параметров позволяет осуществить прогнозирование изменения их во времени, получить на выходе ячейки 37 спрогнозированные значения параметров, т.е.. перейти к динамической оценке изменения параметров. Скорость и ускорение изменения параметров определяются.по точечным отборам текущих значений параметров через время Д, Ь. Скорость определяется по формуле

Ь X(n) =X(n) -Qn-q) °

Ускорение определяется по формуле

6 Х(п) =Х(и) -2: q) +X(h-ô.

Прогнозируемое значение X n+g) тогда равно:

X(npq) =. ЗХ(п)+ 3 Х(и)+Х(м) i где Х -,точечный отбор от текущего значения параметра в еди40 ницу времени.

Так как параметры прочнОсти и остойчивости получаются расчетным путем на базе входных сигналов датчиков уровня 2, очень важно отбор

4 точечных значений от всех датчиков

2 и 9 осуществлять синхронно в одно и тоже время, для чего выход ячейки 39 синхронизации подключен к входам триггеров 38. Обработанные в формирователях 1 и.7 сигналы поступают на блок 6 опроса для формирования последующих управляющих команд намеченной генеральной линии проведения грузовых операций.

В случае достижения граничного значения параметра сигналом, поступившим на формирователь 7 критических параметров с выхода ячейки 37 предварения, начинает гореть мигающим светом лампа этого параметра

gp на блоке 10 или 11 посадки и прочности танкера, извещая оператора о возможном выбеге параметра за допустимое значение. Одновременно этот сигнал с выхода формирователя 7

65 критических параметров поступает на

919933 входы матричных ячеек 18 управления регистрами 19 параметров по приоритету. Регистр 19 осуществляет подключение матричной ячейки 20 форми-. рования управляющих команд, сигнал ! с которой идет »а вход блока 5 коммутации управляющих команд через элементы 26 ИЛИ и перекрестно на запрещающие входы элементов 25 И-НЕ матричных ячеек 20 формирования управляющих команд, подключенных к регистрам 19 параметров низшего приоритета. В блоке 5 сигнал через переключатель 27, элемент 33 ИЛИ идет на табло сигнализации 16 "Рекомендация к действию".

Имея информацию о возможном выбеге параметра на мигающем табло блока 10 или 11 и рекомендацию по его устранению на табло 16, оператор производит корректировку намеченной программы грузовых операций до момента выбега параметра, не прерывая и не останавливая процесса

"Проверка", Если в продолжение процесса выбега параметра не произойдет, то введенный в систему план проведения грузовых операций с учетом произведенной корректировки по предварительной информации о возможном выбеге параметра принимается к реализации. Переключатель 27 выбора режима работы переводится в положение "Автоматическое управление" или

"Совет".

Для выработки информации о ходе протекания процесса и о возможном выбеге параметра выходные сигналы дагчиков 2 уровня, датчиков 3 режимов работы насосов и исполнительных механизмов 12 затворов начинают поступать на формирователь 1 состояния.объектов, а сигналы датчиков 2 уровня и датчиков 9 посадки танке- . ра на формирователь 7 критических параметров через блок 8 прогнозирования параметров судна при погрузке, чтобы максимально повысить быстродействие системы и исключить тем самым влияние на процесс проведения грузовых операций внешних возмущающих воздействий.

На устройство 4 ввода и вывода информации сигналы датчиков поступают для дистанционного контроля.

В зависимости от заданных конечных значений параметров процесса и начального состояния исполнительных механизмов 12 затворов и 13 насосов, обработанные в формирователе 1 состояния объектов сигналы поступают в блок опроса 6, где начинается процесс выработки управляющих команд, аналогичный режиму "Проверка".

Сформированные в блоке 6.опроса команды поступают на переключатель 27 блока 5 коммутации управляющих команд. В режиме "Автоматическое управле»ие" команды с переключателя от

27 поступают на исполнительные механизмы 12 и 13. B режиме "Совет" команды с переключателя. 27 поступают через элементы 33 ИЛИ на табло 16

"Рекомендация к действию". Сигналы датчиков 2 уровня и 9 посадки танкера поступают на входы триггеров

38 и далее, циклически, в зависимости от работы ячейки 39 синхрони-. зации . идут на формирователь 7 критических параметров непосредственно или через ячейку 37 предварения. В случае поступления сигнала на вход формирователя 7 через ячейку 37 вырабатываетая информация о возможном выбеге параметра за .допустимое значение, которая как и в режиме

"Проверка" идет на засветку табло блоков 10 или 11 мигающим светом и на засветку табло 16 "Ревомендация к действию". Это позволяет оператору заранее подготовить и принять меры к недопущению выбега или, в крайнем случае, избежать значительного заброса. параметра за допустимое граничное значение. Для выра- ботки информации о выбеге параметра за допустимое значение сигнал на формирователь 7 критических параметров поступает непосредственно со вторых выходов триггеров 38. Если текущее значение какого-либо параметра все-таки превзойдет допустимое значение, информация с формирователя 7 критических параметров поступит на соответствующее табло блоков 10 или 11, которое загорится ровным светом, и на входы матричных ячеек 18 блока опроса 6. В матричной ячейке 18 управления регистром

19 параметров по приоритету критический параметр поступает .на вход элемента 23 ИЛИ через элемент 24

H=HE, одновременно на запрещающий вход элемента 24 И-НЕ матричной ячейки 18 параметра низшего приоритета и на включение своего регистра .19 параметра для выработки управляющей команды с целью ликвидации выбега критического параметра. Регистр 19 осуществляет подключение той матричной ячейки 20 формирования управляющих команд, на которую не поступают запрещающие сигналы от матричной ячейки 18, подключенной к регистру 19 параметра высшего приоритета и имеются разрешающие сигналы формирователя 1 состояния объектов. После выбора емкости, которую необходимо подключить к процессу, и открытия затвора 12 сигнал поступает»а вход формирователя 1 состояния объектов. Обработанный в формырователе 1 сигнал поступает на вход элемента 29 И для включения табло 14

"Ликвидация выбега критического параметра". В случае формирования управляющей команды для ликвидации выбега параметра путем QTt:ëâ»åíèÿ.919933

10 емкости от процесса грузовых операций после выдержки времени на элементе 22 сигналы о наличии выбега, параметра с формирователя 7 и об отключении емкости с формирователя 1 состояния объектов поступают через элемент 21 И на вход элемента 23 ИЛИ и далее, для выбора следующей рекомендации.

Таким образом, оператор одновременно получает информацию о выбеге критического параметра, о пути его устранения и о том, что начался процесс ликвидации выбега параметра. В случае неисправности в линиях контроля и управления загорается табло 15 путем включения логической 5 цепочки, состоящей из элементов 31

"Задержка", 28 И, 30 НЕ и 32 ИЛИ.

Положительный эффект от введения блока прогнозирования параметров судна при погрузке, позволяющего ;Щ оценить динамику изменения параметров, заключается в том, что повы мается быстродействие системы, которое приводит к сокращению време- ни расчета плана проведения процес- д са грузовых операций, так как становится возможной своевременная gop-. ректировка плана, которая,не допускает достижения параметрами граничных значений.

ЗО

Во время реализации плана грузовых операций наличие вновь введенного блока также позволяет сократить время грузовых операций.

Анализ изменения параметров в динамике, позволяющий избежать забросов параметров эа допустимые границы, повьааает безопасность эксплуатации танкера, так как исключаются циклические перегрузки его корпуса, которые в конечном итоге могут привести к разлому судна и нанести большой ущерб в связи с разливом нефти.

Формула изобретения Система управления грузовыми операциями на танкере по авт.св.

9 753709, отличающаяся . тем, что, с целью повиаения быстродействия, она снабжена блоком прогнозирования параметров..судна при погрузке, состоящим иэ ячейки синхронизации и подключенных к ее выходу одними своими входами двух триг.геров, одни и другие выходы которых подключены соответственно через ячейку предварения и непосредственно к одному из входов .блоков формирования критических параметров, а другие входы одного и другого триггеров соответственно подключены к датчикам посадки непосредственно и через элемент ИЛИ - к датчикам уровня и имитатору датчиков.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 753709, кл. В 63 В 27/24,03.04.78 (прототип).

919933

Составитель Г.Корнева

Техред 3. Фанта Корректор М. демчик

Редактор Л.Повхан

Заказ 2245/17 Тираж 463 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4