船舶機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制

岳鵬

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

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

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

目前，我國大部分船舶上的機艙都配備了自動監(jiān)控系統(tǒng)，并且基本上選擇了多微機分層監(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)備運行數(shù)據(jù)的有效顯示、報警、監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)存儲等操作，同時其所具備的集中監(jiān)視、分散控制，可以有效提高設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性和安全性，使船舶機艙設(shè)備正常的運行。

1 機艙設(shè)備運行數(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

機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是借助系統(tǒng)的軟硬件來完成的，其可以確保上位機對相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的有效采集，但是其所具備的監(jiān)測報警功能還有待進一步的改進和完善。而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能包括以下幾個方面：

（1）監(jiān)測列表數(shù)據(jù)顯示。其一般是借助上位機組態(tài)軟件來實現(xiàn)對船舶機艙內(nèi)相關(guān)設(shè)備運行數(shù)據(jù)的有效監(jiān)控和采集，并且將所有機艙參數(shù)借助列表的形式，按照一定的規(guī)律呈現(xiàn)出來，主要內(nèi)容包括了參數(shù)的序號、變量名、監(jiān)測點名稱、上下限值、實際測量值、單位等；（2）人機界面顯示。 其一般是借助儀表和虛擬模型的形式來對機艙內(nèi)主機、輔機的相關(guān)參數(shù)進行有效的顯示，如主機的排氣溫度、滑油進機壓力、冷卻水出口溫度及發(fā)電機組相關(guān)溫度和壓力等參數(shù)；（3）報警顯示。船舶機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，會把采集到的參數(shù)結(jié)果和預(yù)先設(shè)定好的極限值進行對比和分析，當(dāng)采集數(shù)據(jù)結(jié)果超過了極限值的預(yù)定參數(shù)，就會把該數(shù)據(jù)標(biāo)記為紅色，同時還會有效的現(xiàn)實報警級別及相關(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展功能。其中硬件方面的PLC控制器能夠有效的實現(xiàn)采集模塊的擴展，而且該過程中一般不需要考慮點數(shù)不夠現(xiàn)象。同時軟件方面還能夠進一步改進和完善軟件界面、打印模塊、報警記錄生成等功能。

1.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求

雖然機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與運行過程，是在實驗室的條件下進行的，但是在進行系統(tǒng)設(shè)計的過程中，還需要盡可能的滿足系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要求。對于船舶機艙內(nèi)部的所有設(shè)備，要取得船檢部門的檢驗和船級社的認(rèn)證，并完成圖紙的審核、設(shè)備的組裝和運行測試，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行。機艙設(shè)備運行數(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：（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)溫度超過了40℃時，將其相對濕度控制在70%，反之當(dāng)溫度低于40℃時，將其相對濕度控制在95-100%；（2）監(jiān)測精度：在0-55℃時要保證其監(jiān)測精度小于±1.5%，而當(dāng)溫度在10-40℃時，監(jiān)測精度小于±1.0%；（3）模擬量輸入過程中，當(dāng)各種測量值大于限值時，則應(yīng)該發(fā)生聲光報警；（4）保護電氣設(shè)備的布置及其性能要進行有效的保護，從而當(dāng)某個部位發(fā)生故障時，可以借助保護電路的選擇性作用來實現(xiàn)設(shè)備電路的正常運行，從而減少對系統(tǒng)的損害；（5）配備蓄電池作為備用電源，這樣一來當(dāng)主電源發(fā)生問題時，可以及時切換到備用電源，從而保證系統(tǒng)的正常運行。

2 機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的硬件設(shè)計

（1）傳感器的類型及要求。在進行系統(tǒng)設(shè)計過程中，傳感器的作用是不容忽視的，一般需要將其安裝到被測設(shè)備參數(shù)的現(xiàn)場，從而對待測設(shè)備的物理量變化情況進行有效的檢測和記錄，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，傳感器電路可以實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的有效放大，從而確保數(shù)據(jù)遠距離傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。傳感器輸出信號包括模擬量和開關(guān)量兩大類，模擬量中的輸出信息一般會隨著時間的變化而變化，如溫度、壓力、流量等。

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

（3）PLC模塊類型及布置。在進行PLC控制器模塊類型選擇過程中，要根據(jù)需求盡可能選擇易于維護、可靠型高和性價比高的PLC控制器，同時還需要將后期的容量擴展和設(shè)備維護等因素進行考慮。同時還需要對整個系統(tǒng)的功能和性能要求進行考慮，并按照設(shè)計要求進行布置，從而確保系統(tǒng)的正常運行。

3 機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，RSLogix5000應(yīng)用開發(fā)軟件得到了廣泛的應(yīng)用，其借助創(chuàng)建和管理功能來實現(xiàn)對PLC的組態(tài)和編程，并對相關(guān)故障進行有效的處理。同時，RSLogix5000軟件中所具有的每個應(yīng)用程序，都可以開展自動化任務(wù)，并對系統(tǒng)統(tǒng)一進行過程、順序、運動和驅(qū)動控制系統(tǒng)的開發(fā)、編程、組態(tài)、調(diào)試和運行，不僅可以有效的節(jié)約開發(fā)成本，而且還能減少停開機時間，對軟件系統(tǒng)進行了有效的優(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，并且該軟件項目的創(chuàng)建過程比較簡單，并且支持IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程語言，能夠?qū)^電器梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本語言等進行有效的利用，同時還提供了I/O配置模塊對話框、圖形Controller管理器、運動配置工具等功能，確保了系統(tǒng)的正常運行。

4 結(jié)束后

機艙設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是，船舶機艙信息化建設(shè)過程中比較重要的一個環(huán)節(jié)，而將PLC控制技術(shù)引入其中，不僅可以確保系統(tǒng)安全可靠的運行，而且還能夠借助無線局域網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)近距離的網(wǎng)絡(luò)通信。同時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計過程中，要確保硬件結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)設(shè)計配置靈活，開發(fā)周期短，可擴展性能好，從而實現(xiàn)對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時動態(tài)檢測，對其中的故障作出有效的報警，確保船舶機艙設(shè)備的正常、高效運行。

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