Алгоритмическое обеспечение судовых систем управления с упреждающей диагностикой отказов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Кибернетика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 681. 518. 54
С. В. Головко
АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СУДОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С УПРЕЖДАЮЩЕЙ ДИАГНОСТИКОЙ ОТКАЗОВ
Усложнение состава электрооборудования, рост его количества и широкое внедрение комплексных средств автоматизации на судах приводят, как правило, к увеличению интенсивности отказов. Вследствие этого простои судов, вызванные ремонтом оборудования, и связанные с ними убытки существенно возрастают.
Одними из факторов, вызывающих сильный рост технической аварийности, являются старение базы флота при отсутствии надлежащего ремонта, технического обслуживания и достаточно полной оснащенности техническими средствами диагностирования и уровень компетентности персонала.
Некомпетентные решения или неграмотные действия, особенно в экстремальных условиях, могут поставить в безвыходное положение весь экипаж и судно, поэтому роль успешного решения задачи технического диагностирования, позволяющего формализовать часть функций оператора, возрастает. В этой ситуации уровень требований к обслуживающему персоналу уменьшается, что повышает составляющую надежности.
Снижение как технических, навигационных, так и субъективных факторов аварийности находится в прямой зависимости от оснащенности флота техническими средствами диагностирования, и успешное решение проблемы безаварийной эксплуатации в значительной мере определяется наличием новых подходов, методов и направлений в развитии технической диагностики.
Снизить интенсивность отказов электрооборудования на стадии эксплуатации можно за счет регулярного оценивания состояния и своевременного восстановления работоспособности. Решить эти задачи позволяет создание систем управления не только по состоянию технологического процесса, но и по состоянию оборудования объекта управления и средств автоматизации. В состав подобных систем управления интегрируются системы диагностики и оценки надежности, чем обеспечивается не только качественное, но и бесперебойное управление технологическим процессом [1].
Рассмотрим в качестве примера подсистему диагностики судового электрооборудования, работающую в режиме советчика. Подсистема диагностики рассматривается в данном случае как вспомогательная, основной может являться система управления технологическим процессом.
Итак, для получения информации о состоянии оборудования используются не только имеющиеся технические средства автоматизации, но и специализированные средства измерения параметров оборудования: виброанализатор, тепловизор или пирометр. В качестве технического обеспечения диагностической системы выступает управляющий вычислительный комплекс (УВК) со своим устройством сопряжения с объектом (УСО) и своими модулями расширения, ресурсы которого могут быть полностью выделены под нужды рассматриваемой подсистемы или разделяться с системой управления процессом. Структуру и состав УВК здесь приводить не будем, а считаем лишь, что комплекс удовлетворяет необходимым вычислительным и коммуникационным требованиям подсистемы диагностики.
Рассмотрим функционирование подсистемы диагностики, интегрированной в автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП), алгоритм работы которой приведен на рисунке.
В качестве основной информации о состоянии судового электрооборудования используются:
— максимальный шум подшипников — dBm-
— собственный шум подшипников — dBc-
— виброперемещение, виброскорость, виброускорение, полученные при помощи виброанализатора-
— температура объекта диагностирования, полученная при помощи тепловизора.
На основании данных, получаемых с виброанализатора, вычисляется обобщенный критерий качества при помощи программного продукта «ИнтелДИС» [2]. Данный критерий используется для вычисления обобщенного параметра состояния оборудования R, которое производится в соответствии с моделями нейронечеткого вывода [3, 4].
Контролируемые параметры оборудования: dBm- dBc- виброперемещение- виброскорость- виброускорение- температура
Алгоритм работы подсистемы диагностики в составе АСУ ТП
Далее производится регистрация текущего вычисленного значения М и пополнение базы знаний для прогнозирования состояния электрооборудования [5]. Затем подсистема диагностики выполняет анализ значения и выбирается один из путей дальнейшего функционирования системы. Это отражено блоком «Работать можно?». Если текущее значение М находится в области критических значений, т. е. состояние оборудования оценивается как «Аварийное» или «Неисправное», то возможна смена режима работы оборудования или полностью его останов (блок «Смена режима работы?»). Результатом работы здесь будут являться соответствующие запросы оператору в АСУ ТП, который и принимает окончательное решение, владея всей информацией о состоянии технологического процесса и оборудования. Автоматический режим останова электромеханического оборудования со стороны подсистемы диагностики в большинстве случаев недопустим, поскольку его последствия могут быть непредсказуемы для работы систем управления как текущего, так и более высоких уровней. Предусмотреть полностью автоматический режим работы подсистемы диагностики, с правами на останов оборудования, становится возможным лишь при горячем резервировании оборудования.
Рассмотрим нормальный режим работы оборудования. Здесь возможны следующие случаи:
1) обобщенный параметр состояния оборудования М находится в области своих рабочих значений-
2) значение параметра М лежит в области предкритических значений (блок «М в области рабочих значений»).
В первом случае состояние оборудования оценивается как нормальное. Здесь не предусмотрено каких-либо дополнительных опций, а происходит лишь индикация текущего вычисленного значения М.
Второй случай является наиболее сложным, поскольку оборудование, с одной стороны, работоспособно, а с другой, при его дальнейшей эксплуатации, возможен аварийный останов (важную роль здесь играет период опроса датчиков). Далее вычисляется оставшееся время работы электрооборудования по данным из памяти и его индикация. Поведение системы в области предкритических значений на стадии внедрения системы полностью определяет оператор, поскольку именно на этих этапах происходит формирование базы знаний и, как следствие, «ширины» области. При нормальной эксплуатации выполняется выбор режима (блок «Режим?»): ручной или автоматический. В ручном режиме система передает запрос в АСУ ТП на останов оборудования и ожидает решения оператора. Режим работы «Автомат» является режимом советчика оператора системе диагностики, т. е., прежде чем закончить очередной цикл работы, выполняется проверка мнения оператора (блок «Умолчание?») о дальнейшем действии. Если оператор по умолчанию соглашается с решением системы, то изменений в режиме работы оборудования не происходит. В противном случае передается запрос на останов оборудования.
Таким образом происходит функционирование подсистемы диагностики при интегрировании ее в АСУ ТП.
Данная опция подсистемы диагностики позволит:
— своевременно отслеживать и предотвращать аварийный останов оборудования-
— снизить информационную нагрузку на оператора, за счет уменьшения количества обращений к состоянию и параметрам подсистемы диагностики-
— снизить возможные «ложные» аварийные ситуации-
— пополнять базу знаний достоверными данными.
Предложенная автоматизированная система диагностирования и оценки состояния судового электрооборудования может применяться в любых процессах и производствах, работа которых тесно связана с электромеханическим оборудованием. Внедрение системы позволит увеличить общее время безаварийной работы производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Головко С. В. Управление судовыми системами автоматизации на основе интеллектуального анализа диагностических данных: дис. … канд. техн. наук. — Астрахань, 2009. — 155 с.
2. Головко С. В., Нестеров О. С., Надеев А. И. ИнтелДИС. Свид-во об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2 007 614 971 от 03. 12. 2007.
3. Головко С. В. Моделирование управления судовым электрооборудованием по диагностическим параметрам // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Морская техника и технология. — 2008. — № 5 (46). -С. 34−38.
4. Головко С. В. Система управления электрооборудованием на основе нечеткой логики // Датчики и системы. — 2009. — № 7. — С. 12−15.
5. Головко С. В. Построение модели прогнозирования состояния электрооборудования с применением нейронечеткого вывода // Междунар. отрасл. науч. конф. проф. -преп. состава, посвященная 80-летию АГТУ (54 ППС): тез. докл. — Астрахань: Изд-во АГТУ, 2010. — С. 281−282.
Статья поступила в редакцию 9. 12. 2010
ALGORITHMIC SUPPORT OF SHIP CONTROL SYSTEMS WITH ANTICIPATORY FAILURE DIAGNOSIS
S. V. Golovko
Modem automated control systems of technological process should include not only control systems of directly technological processes, but also the auxiliary systems providing both tracking the condition of the equipment, and the estimation of its condition before the beginning of a long stage of work. The automated diagnosis system and the estimation system of the condition of the ship electronic equipment, integrated into modern automated control systems of technological process, are described in the paper. The offered system may be applied in any processes and manufactures, which operation is tightly connected with electro-mechanical equipment. The introduction of the system will enable to increase the total time of trouble-free operation of the manufacture.
Key words: diagnosis, ship electric equipment, algorithmic support, working capacity degree, modelling, artificial neural networks, fuzzy control.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой