船用機艙綜合監測報警系統設計

摘要：本文設計了一個對全船重要設備的實時工作狀況進行監測報警系統。數據采集單元采用PLC擴展模塊，數據處理單元采用PLC，顯示單元采用工控機系統。

關鍵詞：PLC；工控機；人機界面；模塊化；冗余

Design of Common Monitoring and Alarm System for Ship’s E/R

LIU Jingguo

( MCA Electric Co.， Ltd.Guangzhou 511480 )

Abstract: This paper introduces the design of a centralized monitoring and alarm system for all important equipments of a ship， in which extended PLC module is used for date collection， PLC is used for data processing unit and industrial control computer system is used for display unit.

Keywords: PLC; Industrial control computer; HMI; Module Modularization; Redundancy

1引言

機艙監測報警系統在船舶的安全運行上有著至關重要的作用，能使船員及時了解船舶整體綜合信息。機艙監測報警系統是全船重要設備的實時工作狀況進行監測報警系統，彌補了只有本地監測報警板的不足。本設計在硬件上采用了模塊化數據處理采集箱，在軟件集成上同樣采用了模塊化設計思想。系統自動化程度高、穩定性強、可擴展能力強，維護方便。

2系統框圖

見圖1。

圖1系統框圖

3硬件系統設計

3.1冗余電源

系統供電采用雙路220 V輸入電源，同時采用UPS電源供電，輸出為直流24 V。實現雙冗余電源系統，其中一路220 V輸入掉電后，可能由另外一路220 V輸入電源供電；如果雙路220 V輸入電源同時掉電，則UPS將自動不間斷切換到蓄電池供電，電源保持30 min以上，確保系統穩定工作，滿足ABS，CCS等規范。電源原理接線圖見圖2。

3.2船用數據采集處理控制箱

船用數據采集處理控制箱主要采用PLC及其擴展模塊為主要元器件，包括電源模塊、CPU模塊和采集、通訊等擴展模塊。擴展模塊還可包括開關量輸入模塊，用于采集開關量信號; PT100型模擬量輸入模塊，用于采集PT100型的號;4～20 mA型模擬量輸入模塊，用于采集4～20 mA型的信號，以及輸出模塊等模塊。通過增加通信擴展模塊，雙鏈路網絡傳輸線，還可實現環網，因此若其中一條傳輸線路發生故障時，可自動轉由另一條正常的傳輸線進行信號傳輸，可保證在工作過程中，數據不會中斷或丟失，從而實現冗余功能。同時滿足ABS，CCS等規范。可拆卸模塊見圖3.

圖3可拆卸模塊示意圖

船用數據采集處理控制箱的安裝布局，實現分層布局安裝，方便安裝的同時也方便船廠的接線。安裝布局見圖4。

圖4安裝布局圖

4軟件設計

4.1下位機（PLC）

機艙監測報警系統下位機軟件設計同樣采用模塊化設計思想，分為五大模塊。

1）輸入模塊：收集外部傳感器的信號到過程I/O映像區；

2）處理模塊：處理數字量輸入信號和模擬量輸入信號（4~20 mA和PT100熱電阻），同時處理系統消音和測試等操作，每個報警點都通過處理模塊進行輸出，處理模塊作為報警系統的核心實時監測每個報警點的狀態；

3）輸出模塊：負責將處理模塊處理后的信號打包成系統功能所需信號，然后按需輸出；

4）通訊模塊：提供處理單元之間的通訊，并且與各個工作站進行通訊，實時監測工作站數據，同時提供自檢測功能，監控整個系統網絡的通訊質量；

5）其他功能模塊：提供到其他系統接口。

系統基本軟件架構如圖5所示。

圖5軟件框圖

4.2上位機

4.2.1工控機系統

工控機系統能很好的實現人機交互功能，圖形化設計，易于操作與監測。其典型性截見圖6（a）。

4.2.1 觸摸屏系統

觸摸屏系統同樣能很好的實現人機交互功能，跟工控機系統相比實現的功能會少一些，但是成本相對會低很多。圖形化設計，易于操作與監測。其典型性截見圖6（b）。

5 結束語

本文是經過多次生產試驗總結出來，船用機艙綜合監測報警系統已經交付了多套產品，產品已趨于成熟，現在處于一個產品定型階段。

船上的電氣設備相當多，船用機艙綜合監測報警系統是一個綜合性監測報警系統，監測著整船重要設備的工況，系統的設計必須綜合考慮多方因素，既要滿足船東的使用要求，也要滿足規范對船用機艙綜合監測報警系統的要求。