杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術(shù)服務(wù)公司,遼寧大連 116001)

監(jiān)視與報警系統(tǒng)的應(yīng)用實例

杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術(shù)服務(wù)公司,遼寧大連 116001)

進入20世紀90年代后,隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現(xiàn)場總線作為各個子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò),上層網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng),形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)。

船舶 監(jiān)視與報警系統(tǒng)

進入20世紀90年代后,隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現(xiàn)場總線作為各個子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò),上層網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng),形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)。

本文以kongsberg公司的datachief C20(簡稱DCC20)系統(tǒng)為例介紹網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控與報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特點。

1 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成和功能

1.1 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成

DCC20采用CAN現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式。DCC20監(jiān)視屯報警系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：分布式處理單元(DPU)、遠程操作站(ROS)、值班呼叫系統(tǒng)(WCS)以及其他輔助設(shè)備。

DPU是采用模塊化設(shè)計、具有通信功能的智能化遠程I/O單元,它們分布在機艙各處,一方面作為傳感器和執(zhí)行器的I/O接口,直接屯傳感器和執(zhí)行器相連,另一方面通過CAN總線與上層網(wǎng)絡(luò)對機艙設(shè)備的監(jiān)視和控制。

ROS是由PC機、操作控制面板OCP、鼠標、顯示屏和打印機組成。ROS通常設(shè)置在集控室、駕駛室和甲板艙室,常見的配置是集控室2臺,駕駛室和輪機長房間各1臺,其他艙室是否配置可根據(jù)需要而定。

系統(tǒng)中的其他輔助設(shè)備包括不間斷電源、以太網(wǎng)集線器、現(xiàn)場操作站LOS和便攜式操作站。LOS用于在機艙現(xiàn)場對各個DPU模塊進行操作,在LOS面板上可以選擇和訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU。

1.2 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的功能

監(jiān)視與報警是DCC20最重要的功能之一,這一功能使系統(tǒng)能夠?qū)C艙設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測,并在發(fā)生異常時進行報警。

(1)高限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值高于設(shè)定的報警值時發(fā)出報警,適用于溫度、轉(zhuǎn)速和液位等參數(shù)。

(2)超高限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值高于某一超高限設(shè)定值時發(fā)出報警,此時系統(tǒng)將發(fā)出自動停機指令。

(3)低限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值低于設(shè)定的報警值時發(fā)出報警,適用于溫度、液位等參數(shù)。

(4)超低限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值低于某一超低限設(shè)定值時發(fā)出報警,此時系統(tǒng)將發(fā)出自動停機指令。

(5)線路故障報警：當輸入線路發(fā)生故障,例如傳感器斷線或短路時,系統(tǒng)將發(fā)出相應(yīng)測量點的線路故障報警。

(6)報警鎖閉：在船舶機艙中,有些報警屬于條件報警,當滿足某種特定的條件時,即使監(jiān)測點的狀態(tài)不正常,也不應(yīng)該發(fā)出報警。

早在隆慶四年(1570)，徐渭在給好友、禮部右侍郎諸大綬(1523-1573，字端甫，號南明，紹興山陰人)的《書啟》中就說過：“……每及諸公，相與舉手加額曰：‘虧卻禮部工部’?；蛱泶鐮T，不覺屈指再陳云：‘莫忘老張新張。’……蓋明公之撥不肖，如圣眾取經(jīng)于西極，歷百艱而務(wù)了一心；不肖之答明公，如貧僧拜懺于荒庵，有贊嘆而無供養(yǎng)。茲念罔極，何以為情！”[1]1295文中的禮部即禮部侍郎諸大綬，工部即時任工部營繕司主事的陶幼學(xué)(1521-1611，字子行，明紹興會稽人)，老張即張?zhí)鞆?fù)、新張即張元忭?！安恍ぶ鹈鞴?，如貧僧拜懺于荒庵，有贊嘆而無供養(yǎng)”，徐渭在文中表達對這四位同鄉(xiāng)官員救援自己的感激之情。

(7)為避免報警狀態(tài)的波動,采用三種技術(shù)手段：從報警狀態(tài)向正常狀態(tài)恢復(fù)時設(shè)有不靈敏區(qū);對輸入?yún)?shù)設(shè)置有可調(diào)的濾波因子;報警狀態(tài)的觸發(fā)和消失均設(shè)有延時。

2 DCC20各組成部分介紹

2.1 分布式處理單元DPU

DPU是采用模塊化設(shè)計且具有通信功能的智能化遠程I/O單元,所有的監(jiān)視和自動功能均由這些單元進行最終實施,是DCC20系統(tǒng)的核心組成部分。DPU單元以微處理器為核心,采用單電路板結(jié)構(gòu)。它一方面作為傳感器或執(zhí)行器的接口,對來自模擬量、開關(guān)量傳感器的信號進行處理、監(jiān)視和報警,或向不同設(shè)備輸出模擬量、開關(guān)量信號;另一方面,DPU通過雙芯屏蔽電纜或比絞線等連接到雙冗余CAN總線,實現(xiàn)DPU單元之間的互聯(lián)以及DPU單元與ROS和LOS之間的數(shù)據(jù)通信。

按照數(shù)據(jù)輸入輸出的類型不同,DPU模塊也分為不同的類型,主要有模擬量輸入模塊、熱電偶輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊以及輸入輸出混合模塊等。

（1）所有的DPU模塊均采用統(tǒng)一的機械和電氣設(shè)計。

（2）DPU模塊具有參數(shù)存儲功能,能夠獨立完成參數(shù)的監(jiān)視、報警和控制。當ROS出現(xiàn)故障時,DPU的工作不受影響。

（3）DPU具有完備的通信功能,支持雙冗余CAN高速多方通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,具有CAN網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、容錯管理功能。

（4）通過ROS,可將用于DPU硬件組態(tài)和編程所需的軟件下載到DPU中,并在ROS上對DPU單元進行遙控組態(tài)。在更換DPU后需要給新單元下載參數(shù)。在ROS和LOS上,可以實現(xiàn)對DPU的監(jiān)視、控制和參數(shù)調(diào)整。

（6）具有強大的自檢功能。若DPU、過程總線、電纜或傳感器有故障,則會產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號。

2.2 遠程操作站ROS

遠程操作站是系統(tǒng)的重要組成部分,一個ROS由主計算機,顯示器、打印機、操作控制面板或普通的PC鍵盤和鼠標。在系統(tǒng)的監(jiān)視與報警控制過程中完成以下任務(wù)：

（1）和CAN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采集或控制設(shè)備進行雙向數(shù)據(jù)通信,從DPU收集數(shù)據(jù)或向DPU傳送指令、數(shù)據(jù)和程序。

（2）對報警信息進行監(jiān)控和報警信息的確認功能。

（3）向駕駛臺和輪機員艙室提供延伸報警信息。

（4）在CAN網(wǎng)絡(luò)和以太局域網(wǎng)之間起網(wǎng)關(guān)的作用。

3 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的管理維護要點

DCC20是一個集監(jiān)視報警和控制功能于一體的全微機式系統(tǒng),不論是進行日常的操作還是進行管理維護,都需要有一定的計算機基礎(chǔ)知識和操作經(jīng)驗,而且還要熟悉被控對象的控制原理。

對于ROS的維護管理：ROS的軟件系統(tǒng)具有內(nèi)建的在線測試和程序自診斷功能,只要與ROS相連的內(nèi)部或外部設(shè)備出現(xiàn)故障,多數(shù)情況下都可以在屏幕上顯示故障代碼。因此,必須充分熟悉說明書,以便在需要時能夠快速查閱故障代碼所對應(yīng)的可能的故障原因及其排除方法。還應(yīng)對系統(tǒng)定期進行系統(tǒng)測試,在某些時候有必要對ROS進行停機。

對于DPU的維護管理：由于所有的DPU模塊均采用統(tǒng)一的金屬外殼密閉式封裝,在內(nèi)部電路上采用智能化設(shè)計,因此不存在任何用戶可維修的部件,也無需任何的跳線設(shè)置。若DPU模塊出現(xiàn)異常情況,在對模塊進行斷電重啟或從ROS進行重新加載等措施后,若故障依然存在,則應(yīng)按說明書規(guī)定的步驟更換模塊。

杜興(1983—),男,助理工程師,學(xué)士學(xué)位。