程金城

摘 要：伴隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)艙各種儀表設(shè)備的功能也越來越復(fù)雜，對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的要求也越來越高。隨著船舶制造工藝的飛速發(fā)展，對(duì)于機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的深入研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文旨在設(shè)計(jì)一套基機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，通過打印機(jī)功能將報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警時(shí)間直觀的顯示，方便了船員的維修管理工作;模塊化設(shè)計(jì)思想，提高了報(bào)警系統(tǒng)的可拓展性，使船舶機(jī)艙檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確、可靠。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng);報(bào)警系統(tǒng)

在現(xiàn)代自動(dòng)化船舶機(jī)艙中，所有船舶設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)和故障狀態(tài)都會(huì)被收集到控制室設(shè)置的屏幕上。機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)具有較高的精度，能夠?qū)C(jī)艙內(nèi)駕駛員的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，反映駕駛員在機(jī)艙內(nèi)的運(yùn)行情況。同時(shí)為了保證船舶的正常運(yùn)行，必須對(duì)船舶機(jī)艙內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)生故障，可以發(fā)出聲音和視覺報(bào)警，同時(shí)將其記錄到數(shù)據(jù)庫中。機(jī)艙監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)可以定期自動(dòng)地將運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)寫入數(shù)據(jù)庫，節(jié)省了大量的維護(hù)時(shí)間，改善了設(shè)備的工作狀態(tài)，保證了設(shè)備的可靠性。在有自動(dòng)要求的船舶上，機(jī)艙報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)將報(bào)警擴(kuò)展到W/H、公共場(chǎng)所、C/E艙和值班人員?？傊?，機(jī)艙報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動(dòng)化的重要組成部分。

1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的組成

船舶的機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要由三大部分組成：（1）分布在機(jī)艙各個(gè)監(jiān)視地點(diǎn)的傳感器;（2）系統(tǒng)的控制模塊和監(jiān)視表盤或者顯示屏幕;（3）安裝在駕駛臺(tái)、公共場(chǎng)所、輪機(jī)長房間和其他場(chǎng)所的機(jī)艙延伸報(bào)警系統(tǒng)。

2 機(jī)艙監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的功能

不同類型船舶在功能上表現(xiàn)出差別，同時(shí)在硬件、軟件以及網(wǎng)絡(luò)上也表現(xiàn)出一些不同。但基本都要求具備以下幾個(gè)方面：

2.1 參數(shù)監(jiān)測(cè)功能

當(dāng)船舶正常運(yùn)行時(shí)候通過顯示屏以及各種表盤顯示船舶當(dāng)前運(yùn)行狀況供工作人員進(jìn)行參考。狀態(tài)顯示通過各種警報(bào)、指示燈顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。一般來說，綠色燈光表示船舶在正常運(yùn)行狀態(tài)，紅色燈光代表狀態(tài)異常。

2.2 機(jī)艙監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)故障警報(bào)

當(dāng)船舶運(yùn)行異?；蛘吣骋槐O(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)達(dá)到報(bào)警限制且無閉鎖，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，一般報(bào)警信號(hào)為聲光報(bào)警，需要人員進(jìn)行報(bào)警確認(rèn)后并進(jìn)行相關(guān)處理后才可消除。對(duì)于某些設(shè)備，可先進(jìn)行備用機(jī)切換，使參數(shù)異常短時(shí)間內(nèi)消失，此類稱為短時(shí)報(bào)警。

2.3 機(jī)艙監(jiān)控報(bào)警閉鎖

船舶在不同運(yùn)行狀態(tài)下參數(shù)的參考值不同，因此有必要對(duì)于某些點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警閉鎖，如船舶停泊時(shí)，船舶冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等均會(huì)出現(xiàn)異常，但該狀態(tài)下卻無需發(fā)出報(bào)警信號(hào)，故需要對(duì)相關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警閉鎖。

2.4 機(jī)艙監(jiān)控報(bào)警數(shù)據(jù)打印功能

監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行打印記錄，分為兩種，一種是船舶根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)打印，另一種根據(jù)需要如船舶運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將相關(guān)狀態(tài)如報(bào)警時(shí)間，異常地點(diǎn)，報(bào)警內(nèi)容進(jìn)行打印。

2.5 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)方案

本文選擇使用EM231模擬量拓展模塊，可選擇電壓單極性、雙極性、電流三種?？捎蒁IP開關(guān)的1、2、3選擇模擬量輸入范圍。

3 系統(tǒng)控制部分硬件設(shè)計(jì)

3.1 伺服電機(jī)

伺服電機(jī)（Servo Motor）是速度可控、位置精度高，用于控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī);是輔助馬達(dá)執(zhí)行間接變速的裝置。在收到控制信號(hào)后能夠較快的反應(yīng)執(zhí)行，作為執(zhí)行元件，具有電機(jī)時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性，可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電動(dòng)軸的速度。在本設(shè)計(jì)中采用的是西門子交流伺服電機(jī)1FK7022-5AK21-1LH3。它負(fù)責(zé)機(jī)艙報(bào)警的啟動(dòng)。

3.2 機(jī)艙監(jiān)測(cè)電機(jī)

機(jī)艙監(jiān)測(cè)電機(jī)是負(fù)責(zé)報(bào)警的執(zhí)行電機(jī)，當(dāng)受到安全威脅信號(hào)時(shí)，監(jiān)測(cè)電機(jī)通過接收到的指令信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。本課題電機(jī)采用JD5634型三相變頻減速電機(jī)。該電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)的成本低、方便調(diào)速、能耗低、維護(hù)方便并可以快速制動(dòng)。

3.3 壓力傳感器

壓力傳感器（Pressure Transducer）是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用輸出電信號(hào)的器件或裝置，由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。本課題選用三菱電梯的壓力傳感器DZK-SL01作為船舶廂內(nèi)部壓力傳感器。按上述2.8T的質(zhì)量計(jì)算，該傳感器標(biāo)定最大承載質(zhì)量應(yīng)為箱內(nèi)承載13個(gè)質(zhì)量80kg的人為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得設(shè)定1.04T為其傳感器上限值。

4 試運(yùn)行的結(jié)果和性能分析

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，結(jié)果是機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)的整體性能得到了改善，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（1）加工性能提高，可滿足更高的加工要求。改造后走報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精確控制。

（2）由于高可靠性和穩(wěn)定性，減少了機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，提高了機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（3）由于良好的人機(jī)交互功能，給機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)故障的查找和排除提供了方便，為以后的信息控制奠定了基礎(chǔ)。

經(jīng)過三個(gè)月的測(cè)試和運(yùn)行，機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行正常、穩(wěn)定、滿足電氣改造方案的設(shè)計(jì)要求，可以投入使用。機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)電氣改造工作圓滿完成，大大的提高了產(chǎn)能。

5 結(jié)論

船舶機(jī)艙內(nèi)設(shè)備數(shù)量越來越多，種類也更加復(fù)雜多變，系統(tǒng)的變化也越來越頻繁，對(duì)于研究機(jī)艙監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)也具有越來越顯著的現(xiàn)實(shí)意義，因此本文基于PLC設(shè)計(jì)了一套船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王琪.船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[D].機(jī)電設(shè)備，2007.

[2]嚴(yán)珩，嚴(yán)玫.基于因特網(wǎng)的船舶機(jī)艙實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2017，39（22）：168-170.

[3]王會(huì)華，王永堅(jiān)，李昆鵬.基于WIFI的船舶機(jī)艙綜合信息系統(tǒng)[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，18（03）：198-201.