林 銳 張時農(nóng) 曾 勇

(中國艦船研究設(shè)計中心 武漢 430064)

船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)研究*

林 銳 張時農(nóng) 曾 勇

(中國艦船研究設(shè)計中心 武漢 430064)

船舶;淡水監(jiān)控系統(tǒng);工作原理;系統(tǒng)設(shè)計

對船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)工作原理、設(shè)計等進行了分析和研究,通過船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)提高了淡水系統(tǒng)的自動化水平,降低船員的勞動強度和改善工作環(huán)境,具有較強的實用價值。

張時農(nóng)(1963.10-),男,漢族,湖北丹陽人,高級工程師,主要從事船舶輔助系統(tǒng)研究設(shè)計工作。

曾 勇(1964.06-),男,漢族,湖北武漢人,高級工程師,主要從事船舶輔助系統(tǒng)研究設(shè)計工作。

0 引 言

隨著船舶大型化的發(fā)展和船員生活水平的不斷提高,船舶淡水系統(tǒng)的功能由單一的儲水、供水功能向復(fù)雜的多功能化發(fā)展。特別是在計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及通信技術(shù)高速發(fā)展的今天,國內(nèi)外大多數(shù)船舶淡水系統(tǒng)仍然采用全手動操作方式,所帶來的操作時間長、工作強度大、通信聯(lián)絡(luò)困難等問題更加突出。因此隨著船舶自動化程度和水平不斷提高,迫切需要淡水系統(tǒng)實現(xiàn)自動化,滿足日用淡水集中監(jiān)測、控制和數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢等現(xiàn)代化管理的需求。設(shè)計船舶淡水監(jiān)控系統(tǒng)能極大地提高淡水系統(tǒng)智能化、信息化水平,對于改善大型船舶船員的工作環(huán)境,降低勞動強度,提高勞動效率都有十分重要的意義。

1 船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)簡介

船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)采用先進的CAN總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)以及傳統(tǒng)的控制技術(shù)相結(jié)合,能實時監(jiān)測各淡水艙的水量、監(jiān)測用戶使用流量、監(jiān)測淡水注入情況以及監(jiān)測系統(tǒng)主要遙控閥件工作狀態(tài)等。還能對淡水系統(tǒng)的閥件進行遠(yuǎn)距離的遙控和自動控制,從而遠(yuǎn)程遙控和自動控制實現(xiàn)海補、岸補對不同淡水艙的淡水注入,造水對不同淡水艙的淡水注入,各淡水艙合理的消耗次序,淡水在淡水艙間的駁運、淡水艙消毒循環(huán)操作等功能。

2 工作原理

船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)由一臺裝有淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)的工控機作為上位機,PLC作為下位機,外加現(xiàn)場設(shè)備,如:各種閥門、流量傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、泵、淡水艙、閥門、控制電路等一起構(gòu)成一個完整的淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)。

上位機和下位機之間通過以太網(wǎng)進行連接,下位機和遠(yuǎn)程I/O模塊(現(xiàn)場設(shè)備)通過CAN總線進行連接。淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)原理圖如圖1所示,船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:

圖1 船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)原理圖

圖2 船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 上位機的設(shè)計

工控計算機是后臺管理、資料的保存和人機交互的重要設(shè)備。通過人機界面,顯示系統(tǒng)流程圖和各設(shè)備工作狀態(tài)、顯示操控功能對話框和數(shù)據(jù)存儲報表功能。

船舶淡水監(jiān)控管理系統(tǒng)是使用優(yōu)秀的西門子公司工控組態(tài)軟件WinCC V6.0進行組態(tài)開發(fā)的。它基于Windows平臺,可運行于MicrosoftWindows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。組態(tài)軟件通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。設(shè)備驅(qū)動程序是DLL文件,包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序,將設(shè)備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進來或發(fā)送出去。

主要包括下列功能。

(1)顯示功能:實現(xiàn)系統(tǒng)的人機界面,能以動畫、數(shù)字、文本、棒圖、曲線、表格等形式,實時船舶淡水監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài);

(2)報表功能:可生成各類報表并打印;

(3)診斷功能:PLC、傳感器故障診斷;

(4)管理功能:可實現(xiàn)集中控制、遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場控制;

(5)報警功能:發(fā)生故障時,進行聲光報警,同時進行記錄,以便查詢。

3.2 上位機和下位機之間的通信

上位機采用裝有組態(tài)軟件的工控計算機,下位機采用西門子S7-200系列的PLC,上位機和下位機之間通過以太網(wǎng)交換機組成上層以太網(wǎng)絡(luò)。通過TCP/IP協(xié)議進行通信。

CAN總線由于具有良好的可靠性、實時性、抗干擾能力及檢錯能力,因此廣泛地應(yīng)用于船舶的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中。現(xiàn)場采集的信號通過CAN總線輸送給PLC,經(jīng)PLC的CPU處理后通過網(wǎng)線傳輸給上位機,同樣上位機發(fā)出的指令也是通過網(wǎng)線傳輸給PLC,PLC的CPU處理后通過CAN總線傳給遠(yuǎn)程I/O模塊控制現(xiàn)場設(shè)備的動作。

船員可直接從上位機的人機界面上了解現(xiàn)場泵、遙控閥件的各種工作狀態(tài)、各淡水艙中淡水量的情況等。通過上位機的人機界面可直接對現(xiàn)場設(shè)備進行控制和操作;也可以通過上位機中預(yù)設(shè)置的模式進行自動控制。

4 結(jié) 語

目前,船舶淡水監(jiān)控系統(tǒng)的樣機已經(jīng)順利地完成各項功能和性能試驗,能對各淡水設(shè)備進行集中監(jiān)控,提高船舶淡水系統(tǒng)的自動化水平,降低船員的勞動強度并改善工作環(huán)境,具有很強的實用價值。

[1] 張均東,閆慧琦,余劍翔.基于CAN總線的船舶監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].測控技術(shù),2003.5.

[2] 徐軼群,萬隆君,楊國豪,蔡振雄.基于現(xiàn)場總線和組態(tài)軟件的船舶設(shè)備監(jiān)控與管理系統(tǒng)[J].中國修船,2004.3.

On Ship Freshwater Monitoring Systems

Lin Rui Zhang Shinong Zeng Yong

ship;fresh water monitoring system;work principle;system design

This paper analyses and studies the work principle and design of the ship freshwater monitoring system,which can enhance the automation of the freshwater system,reduce the workload and improve the work environment.

U 664.8

A

1001-9855(2010)06-0036-02

2010-06-17

林 銳(1978.07-),男,漢族,福建邵武人,碩士,工程師,主要從事船舶輔助系統(tǒng)研究設(shè)計工作。