趙潔，方興，席敬波

（1.中國人民解放軍第7815工廠，浙江寧波 315000；2.總裝駐杭州地區(qū)軍代室，杭州 310012）

0 引言

當(dāng)今世界是信息自動化高速發(fā)展的時代，隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展及綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)的普及，電動機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)也向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息數(shù)字化的方向發(fā)展。有著特殊使命任務(wù)的軍用船艇更加亟需進(jìn)行信息化方面的改造。

本設(shè)計對某型艦船的主要電機(jī)控制箱進(jìn)行智能化改造，并采用RS485通訊實現(xiàn)對各智能化電機(jī)進(jìn)行分散布置、集中管理，除了可以遠(yuǎn)程集中實現(xiàn)常規(guī)的啟動、停止功能外，還可以全過程監(jiān)視電機(jī)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

1 船舶電機(jī)控制管理的現(xiàn)狀

現(xiàn)代艦船管理水平普遍提高，設(shè)備的自動化程度均有顯著提高，進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化、信息化階段，但對電機(jī)的管理卻未有改進(jìn)?，F(xiàn)代艦船電機(jī)管理存在的主要問題：

1)電機(jī)分散布置于各個艙室，大部分電機(jī)的啟動器基本設(shè)置于電機(jī)旁，一旦需要開啟或關(guān)停電機(jī)，操作人員就必須往返于各個艙室進(jìn)行操作，增加了工作量，也不方便對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；

2)部分艦艇電機(jī)采用了組合啟動屏形式的集中管理模式，但該種集中管理模式增加了電纜敷設(shè)，增加了艦船的建造成本，且對電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)無法直接監(jiān)測；

3)電機(jī)涉及的使用艙室與人員較多，日常使用和維護(hù)工作量較大[1]。

2 智能型電機(jī)集中控制系統(tǒng)的組成及原理

某艦艇智能型電機(jī)集中控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)、可編程控制器（PLC）、通訊集線器（RS485）和智能電機(jī)啟動器（帶電機(jī)智能管理模塊）若干組成，如圖1所示。

本艇因設(shè)備較多，布置時比較緊湊，而且各個泵的啟動器又不得不布置在左右兩舷，當(dāng)船舶航行時人員不方便去兩舷操作啟動器。

如機(jī)艙部分有總用泵、滑油泵、燃油泵、機(jī)艙風(fēng)機(jī)等等，加上各類設(shè)備布置后基本處于飽和狀態(tài)。一旦船舶處于航行狀態(tài)，本身狹小的通道加上高溫、顛簸等不確定因素，對操作人員的操作維護(hù)帶來一定風(fēng)險。而智能磁力啟動器可在上位機(jī)上進(jìn)行啟停操作。將上位機(jī)布置于便于操作及監(jiān)測的位置，可以有效解決上述問題。

圖1為網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯順序，實際設(shè)備連接可根據(jù)各個啟動器的布置按最短路徑相互連線。啟動器之間通過Modbus-RS485通信接口串接組網(wǎng)，在上位機(jī)上操作時，啟動器打至遙控狀態(tài)。部分遙控通信人機(jī)界面如圖2所示。該界面直觀顯示各啟動器的連接與運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)通訊中斷或產(chǎn)生故障時會發(fā)出聲光報警，并作相應(yīng)的歷史記錄。雙擊界面上的任一智能啟動器界面彈出該啟動器的操作界面，可以實現(xiàn)對該啟動器的啟停及相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控。如圖3所示的為監(jiān)控室風(fēng)機(jī)操作界面及運(yùn)行時的相關(guān)參數(shù)。除啟停功能外可以監(jiān)測風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電流、通訊指示、故障報警等。其它操作界面類同。

考慮到該型艦艇的的航行狀態(tài)及機(jī)艙空間，現(xiàn)場 PC采用壁掛式安裝，上設(shè)信息顯示器、消音按鈕和外接RS485通訊口。

1）外接通訊口：通訊RS485，采用MODBUS RTU通訊協(xié)議，波特率 9600無校驗，與綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)相連，可通過 RS485/RS232轉(zhuǎn)換成RS232 接口[2]。

2）報警指示功能：生成聲光報警，當(dāng)發(fā)生斷線或過載等報警時，指示器鳴叫并閃爍。

3）消音功能：當(dāng)聲光報警指示器動作時，按下該按鈕可關(guān)閉報警器，再按一下恢復(fù)報警；當(dāng)有新的報警產(chǎn)生時，消音將自動取消，對該故障進(jìn)行聲光報警。

4）顯示屏信息顯示：主畫面，實時報警顯示列表畫面，通過觸摸屏上的按鈕圖標(biāo)實現(xiàn)畫面自由切換，其界面如圖2所示。

3 智能電機(jī)啟動器原理

要實現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程控制，磁力啟動器的設(shè)計是關(guān)鍵。每個磁力啟動器均配置了智能電機(jī)控制器，除具有傳統(tǒng)的電機(jī)過載、短路、斷相及欠壓保護(hù)功能外，通過電機(jī)集中控制裝置還可以實現(xiàn)如下功能：參數(shù)設(shè)置、遙控控制、順序起動、自 動起動、信息采集、監(jiān)測報警、遠(yuǎn)程輸出（如至綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)及指揮系統(tǒng)）等。智能電機(jī)啟動器原理圖如圖4所示，采用施耐德控制模塊?？刂齐娐冯妷簽橹绷?4 V，由PLC和串行總線通過Modbus協(xié)議進(jìn)行控制。選用動力底座LUB、多功能控制單元 LUCM、Modbus通信模塊LULC03、線圈預(yù)接線模塊 LUPBN11C。將通信模塊輸出端子連接到線圈端子，并將通信模塊連接至串行總線。實現(xiàn)短路保護(hù)、電子式熱過載保護(hù)（可調(diào)整范圍）、測量負(fù)載電流并檢測空載運(yùn)行、電動啟動器與選擇開關(guān)位置間互鎖。通過開關(guān)量觸點(diǎn)監(jiān)視電動機(jī)狀態(tài)，并可發(fā)出報警信號，對熱過載可能造成的停機(jī)進(jìn)行完整預(yù)測。多功能控制單元正面帶有熱脫扣測試按鈕，實現(xiàn)過載報警的同時還可以輸出電動機(jī)的負(fù)載指示，通過輸出4-20mA模擬量電流信號給上位機(jī)。

4 上位機(jī)軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用亞控科技的組態(tài)王監(jiān)測系統(tǒng)軟件。該軟件系統(tǒng)是新型的自動控制系統(tǒng)，以標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)計算機(jī)軟件、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展。通常分為：控制層、監(jiān)控層、管理層。監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制。組態(tài)軟件充分利用圖文編輯功能，并以動畫方式顯示控制設(shè)備狀態(tài)。采用其豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能，實現(xiàn)對各個電機(jī)的數(shù)據(jù)鏈接與集中控制。如圖 3，電機(jī)的運(yùn)行狀況通過電機(jī)運(yùn)行動畫演示出來。該軟件系統(tǒng)兼具強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲能力，如電機(jī)故障報警等會自動報警并自動存儲與標(biāo)識，可以滿足艦船查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，為電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)提供相應(yīng)的參考與策略。

5 結(jié)束語

該智能電機(jī)集中控制系統(tǒng)在某型艦艇上運(yùn)行穩(wěn)定可靠，圖形界面直觀，操作簡便。安全有效的減輕了操作人員的工作量。船艇使用部隊反應(yīng)良好，值得推廣應(yīng)用。

[1]楊東升，張偉，吳宏，黃興.基于現(xiàn)場總線和微處理技術(shù)的船舶電機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].造船技術(shù)，2010，（6）：40.

[2]汪先兵，宋成法，費(fèi)文曉.基于現(xiàn)場總線的MMC系列電動機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計[N].西南科技大學(xué)學(xué)報，2006.