岳鵬

摘 要：在船舶正常航行過(guò)程中，其中的主機(jī)、發(fā)電機(jī)和機(jī)艙中相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)都在發(fā)生著變化，為了更好的對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行情況有個(gè)全面的了解和掌握，就需要制定一套針對(duì)性的機(jī)艙自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集，這樣不僅可以有效的了解和掌握整個(gè)船舶的動(dòng)態(tài)信息，而且還可以借助無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)對(duì)機(jī)艙設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，從而有效的提高了機(jī)艙設(shè)備的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：船舶機(jī)艙設(shè)備；運(yùn)行數(shù)據(jù)；采集系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.022

目前，我國(guó)大部分船舶上的機(jī)艙都配備了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，并且基本上選擇了多微機(jī)分層監(jiān)控系統(tǒng)，其屬于比較典型的集散式監(jiān)控系統(tǒng)（DCS），能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效顯示、報(bào)警、監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等操作，同時(shí)其所具備的集中監(jiān)視、分散控制，可以有效提高設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性和安全性，使船舶機(jī)艙設(shè)備正常的運(yùn)行。

1 機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能和要求

1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能

機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是借助系統(tǒng)的軟硬件來(lái)完成的，其可以確保上位機(jī)對(duì)相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的有效采集，但是其所具備的監(jiān)測(cè)報(bào)警功能還有待進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能包括以下幾個(gè)方面：

（1）監(jiān)測(cè)列表數(shù)據(jù)顯示。其一般是借助上位機(jī)組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶機(jī)艙內(nèi)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效監(jiān)控和采集，并且將所有機(jī)艙參數(shù)借助列表的形式，按照一定的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，主要內(nèi)容包括了參數(shù)的序號(hào)、變量名、監(jiān)測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)、上下限值、實(shí)際測(cè)量值、單位等；（2）人機(jī)界面顯示。 其一般是借助儀表和虛擬模型的形式來(lái)對(duì)機(jī)艙內(nèi)主機(jī)、輔機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效的顯示，如主機(jī)的排氣溫度、滑油進(jìn)機(jī)壓力、冷卻水出口溫度及發(fā)電機(jī)組相關(guān)溫度和壓力等參數(shù)；（3）報(bào)警顯示。船舶機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，會(huì)把采集到的參數(shù)結(jié)果和預(yù)先設(shè)定好的極限值進(jìn)行對(duì)比和分析，當(dāng)采集數(shù)據(jù)結(jié)果超過(guò)了極限值的預(yù)定參數(shù)，就會(huì)把該數(shù)據(jù)標(biāo)記為紅色，同時(shí)還會(huì)有效的現(xiàn)實(shí)報(bào)警級(jí)別及相關(guān)的處理情況。

除了上述基本功能外，還有一系列其他方面的擴(kuò)展功能。其中硬件方面的PLC控制器能夠有效的實(shí)現(xiàn)采集模塊的擴(kuò)展，而且該過(guò)程中一般不需要考慮點(diǎn)數(shù)不夠現(xiàn)象。同時(shí)軟件方面還能夠進(jìn)一步改進(jìn)和完善軟件界面、打印模塊、報(bào)警記錄生成等功能。

1.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求

雖然機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行過(guò)程，是在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行的，但是在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要盡可能的滿(mǎn)足系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求。對(duì)于船舶機(jī)艙內(nèi)部的所有設(shè)備，要取得船檢部門(mén)的檢驗(yàn)和船級(jí)社的認(rèn)證，并完成圖紙的審核、設(shè)備的組裝和運(yùn)行測(cè)試，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中主要的技術(shù)規(guī)范要求包括以下幾點(diǎn)：（1）正常工作條件下系統(tǒng)的環(huán)境條件：溫度控制在0-55℃；當(dāng)溫度超過(guò)了40℃時(shí)，將其相對(duì)濕度控制在70%，反之當(dāng)溫度低于40℃時(shí)，將其相對(duì)濕度控制在95-100%；（2）監(jiān)測(cè)精度：在0-55℃時(shí)要保證其監(jiān)測(cè)精度小于±1.5%，而當(dāng)溫度在10-40℃時(shí)，監(jiān)測(cè)精度小于±1.0%；（3）模擬量輸入過(guò)程中，當(dāng)各種測(cè)量值大于限值時(shí)，則應(yīng)該發(fā)生聲光報(bào)警；（4）保護(hù)電氣設(shè)備的布置及其性能要進(jìn)行有效的保護(hù)，從而當(dāng)某個(gè)部位發(fā)生故障時(shí)，可以借助保護(hù)電路的選擇性作用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備電路的正常運(yùn)行，從而減少對(duì)系統(tǒng)的損害；（5）配備蓄電池作為備用電源，這樣一來(lái)當(dāng)主電源發(fā)生問(wèn)題時(shí)，可以及時(shí)切換到備用電源，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)

（1）傳感器的類(lèi)型及要求。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳感器的作用是不容忽視的，一般需要將其安裝到被測(cè)設(shè)備參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)，從而對(duì)待測(cè)設(shè)備的物理量變化情況進(jìn)行有效的檢測(cè)和記錄，并以電壓、電流、氣壓、液壓等形式傳輸至相應(yīng)的采集裝置。通常情況下，傳感器電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的有效放大，從而確保數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。傳感器輸出信號(hào)包括模擬量和開(kāi)關(guān)量?jī)纱箢?lèi)，模擬量中的輸出信息一般會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，如溫度、壓力、流量等。

（2）電纜類(lèi)型及要求。船舶機(jī)艙內(nèi)部所使用的電纜不僅要滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且還需要對(duì)其成本進(jìn)行有效的考慮。在《2009鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》對(duì)電纜的類(lèi)型及要求進(jìn)行了相關(guān)的規(guī)定，其規(guī)定，對(duì)于可能發(fā)生有害蒸汽和凝結(jié)水的場(chǎng)所、環(huán)境條件差的機(jī)器處所等，要求選擇非金屬不透性或金屬不透性護(hù)套。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般會(huì)選擇船用通信電纜，在選擇的過(guò)程中要對(duì)線路的耐油、防火、耐腐蝕、抗電磁干擾和防擠壓等性能進(jìn)行全面的考慮，而且還需要對(duì)其線路鋪設(shè)的可行性進(jìn)行考慮。

（3）PLC模塊類(lèi)型及布置。在進(jìn)行PLC控制器模塊類(lèi)型選擇過(guò)程中，要根據(jù)需求盡可能選擇易于維護(hù)、可靠型高和性?xún)r(jià)比高的PLC控制器，同時(shí)還需要將后期的容量擴(kuò)展和設(shè)備維護(hù)等因素進(jìn)行考慮。同時(shí)還需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能要求進(jìn)行考慮，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置，從而確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，RSLogix5000應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件得到了廣泛的應(yīng)用，其借助創(chuàng)建和管理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的組態(tài)和編程，并對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行有效的處理。同時(shí)，RSLogix5000軟件中所具有的每個(gè)應(yīng)用程序，都可以開(kāi)展自動(dòng)化任務(wù)，并對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行過(guò)程、順序、運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、編程、組態(tài)、調(diào)試和運(yùn)行，不僅可以有效的節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，而且還能減少停開(kāi)機(jī)時(shí)間，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了有效的優(yōu)化。

目前，RSLogix5000軟件除了可以提供梯形圖編程外，還可以支持結(jié)構(gòu)化文本、功能塊和順序功能圖編程，并且該軟件項(xiàng)目的創(chuàng)建過(guò)程比較簡(jiǎn)單，并且支持IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，能夠?qū)^電器梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言等進(jìn)行有效的利用，同時(shí)還提供了I/O配置模塊對(duì)話(huà)框、圖形Controller管理器、運(yùn)動(dòng)配置工具等功能，確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束后

機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是，船舶機(jī)艙信息化建設(shè)過(guò)程中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而將PLC控制技術(shù)引入其中，不僅可以確保系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，而且還能夠借助無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)近距離的網(wǎng)絡(luò)通信。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要確保硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置靈活，開(kāi)發(fā)周期短，可擴(kuò)展性能好，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，對(duì)其中的故障作出有效的報(bào)警，確保船舶機(jī)艙設(shè)備的正常、高效運(yùn)行。

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