監(jiān)視與報警系統(tǒng)的應用實例

杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術(shù)服務公司,遼寧大連 116001)

監(jiān)視與報警系統(tǒng)的應用實例

杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術(shù)服務公司,遼寧大連 116001)

進入20世紀90年代后,隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現(xiàn)場總線作為各個子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò),上層網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng),形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)。

船舶 監(jiān)視與報警系統(tǒng)

進入20世紀90年代后,隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現(xiàn)場總線作為各個子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò),上層網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng),形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)。

本文以kongsberg公司的datachief C20(簡稱DCC20)系統(tǒng)為例介紹網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控與報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特點。

1 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成和功能

1.1 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成

DCC20采用CAN現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式。DCC20監(jiān)視屯報警系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：分布式處理單元(DPU)、遠程操作站(ROS)、值班呼叫系統(tǒng)(WCS)以及其他輔助設(shè)備。

DPU是采用模塊化設(shè)計、具有通信功能的智能化遠程I/O單元,它們分布在機艙各處,一方面作為傳感器和執(zhí)行器的I/O接口,直接屯傳感器和執(zhí)行器相連,另一方面通過CAN總線與上層網(wǎng)絡(luò)對機艙設(shè)備的監(jiān)視和控制。

ROS是由PC機、操作控制面板OCP、鼠標、顯示屏和打印機組成。ROS通常設(shè)置在集控室、駕駛室和甲板艙室,常見的配置是集控室2臺,駕駛室和輪機長房間各1臺,其他艙室是否配置可根據(jù)需要而定。

系統(tǒng)中的其他輔助設(shè)備包括不間斷電源、以太網(wǎng)集線器、現(xiàn)場操作站LOS和便攜式操作站。LOS用于在機艙現(xiàn)場對各個DPU模塊進行操作,在LOS面板上可以選擇和訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU。

1.2 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的功能

監(jiān)視與報警是DCC20最重要的功能之一,這一功能使系統(tǒng)能夠?qū)C艙設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測,并在發(fā)生異常時進行報警。

(1)高限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值高于設(shè)定的報警值時發(fā)出報警,適用于溫度、轉(zhuǎn)速和液位等參數(shù)。

(2)超高限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值高于某一超高限設(shè)定值時發(fā)出報警,此時系統(tǒng)將發(fā)出自動停機指令。

(3)低限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值低于設(shè)定的報警值時發(fā)出報警,適用于溫度、液位等參數(shù)。

(4)超低限報警：當監(jiān)測點參數(shù)的測量值低于某一超低限設(shè)定值時發(fā)出報警,此時系統(tǒng)將發(fā)出自動停機指令。

(5)線路故障報警：當輸入線路發(fā)生故障,例如傳感器斷線或短路時,系統(tǒng)將發(fā)出相應測量點的線路故障報警。

(6)報警鎖閉：在船舶機艙中,有些報警屬于條件報警,當滿足某種特定的條件時,即使監(jiān)測點的狀態(tài)不正常,也不應該發(fā)出報警。

早在隆慶四年(1570)，徐渭在給好友、禮部右侍郎諸大綬(1523-1573，字端甫，號南明，紹興山陰人)的《書啟》中就說過：“……每及諸公，相與舉手加額曰：‘虧卻禮部工部’?；蛱泶鐮T，不覺屈指再陳云：‘莫忘老張新張。’……蓋明公之撥不肖，如圣眾取經(jīng)于西極，歷百艱而務了一心；不肖之答明公，如貧僧拜懺于荒庵，有贊嘆而無供養(yǎng)。茲念罔極，何以為情！”[1]1295文中的禮部即禮部侍郎諸大綬，工部即時任工部營繕司主事的陶幼學(1521-1611，字子行，明紹興會稽人)，老張即張?zhí)鞆?、新張即張元忭?！安恍ぶ鹈鞴缲毶輵杂诨拟?，有贊嘆而無供養(yǎng)”，徐渭在文中表達對這四位同鄉(xiāng)官員救援自己的感激之情。

(7)為避免報警狀態(tài)的波動,采用三種技術(shù)手段：從報警狀態(tài)向正常狀態(tài)恢復時設(shè)有不靈敏區(qū);對輸入?yún)?shù)設(shè)置有可調(diào)的濾波因子;報警狀態(tài)的觸發(fā)和消失均設(shè)有延時。

2 DCC20各組成部分介紹

2.1 分布式處理單元DPU

DPU是采用模塊化設(shè)計且具有通信功能的智能化遠程I/O單元,所有的監(jiān)視和自動功能均由這些單元進行最終實施,是DCC20系統(tǒng)的核心組成部分。DPU單元以微處理器為核心,采用單電路板結(jié)構(gòu)。它一方面作為傳感器或執(zhí)行器的接口,對來自模擬量、開關(guān)量傳感器的信號進行處理、監(jiān)視和報警,或向不同設(shè)備輸出模擬量、開關(guān)量信號;另一方面,DPU通過雙芯屏蔽電纜或比絞線等連接到雙冗余CAN總線,實現(xiàn)DPU單元之間的互聯(lián)以及DPU單元與ROS和LOS之間的數(shù)據(jù)通信。

按照數(shù)據(jù)輸入輸出的類型不同,DPU模塊也分為不同的類型,主要有模擬量輸入模塊、熱電偶輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊以及輸入輸出混合模塊等。

（1）所有的DPU模塊均采用統(tǒng)一的機械和電氣設(shè)計。

（2）DPU模塊具有參數(shù)存儲功能,能夠獨立完成參數(shù)的監(jiān)視、報警和控制。當ROS出現(xiàn)故障時,DPU的工作不受影響。

（3）DPU具有完備的通信功能,支持雙冗余CAN高速多方通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,具有CAN網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、容錯管理功能。

（4）通過ROS,可將用于DPU硬件組態(tài)和編程所需的軟件下載到DPU中,并在ROS上對DPU單元進行遙控組態(tài)。在更換DPU后需要給新單元下載參數(shù)。在ROS和LOS上,可以實現(xiàn)對DPU的監(jiān)視、控制和參數(shù)調(diào)整。

（6）具有強大的自檢功能。若DPU、過程總線、電纜或傳感器有故障,則會產(chǎn)生相應的報警信號。

2.2 遠程操作站ROS

遠程操作站是系統(tǒng)的重要組成部分,一個ROS由主計算機,顯示器、打印機、操作控制面板或普通的PC鍵盤和鼠標。在系統(tǒng)的監(jiān)視與報警控制過程中完成以下任務：

（1）和CAN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采集或控制設(shè)備進行雙向數(shù)據(jù)通信,從DPU收集數(shù)據(jù)或向DPU傳送指令、數(shù)據(jù)和程序。

（2）對報警信息進行監(jiān)控和報警信息的確認功能。

（3）向駕駛臺和輪機員艙室提供延伸報警信息。

（4）在CAN網(wǎng)絡(luò)和以太局域網(wǎng)之間起網(wǎng)關(guān)的作用。

3 DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的管理維護要點

DCC20是一個集監(jiān)視報警和控制功能于一體的全微機式系統(tǒng),不論是進行日常的操作還是進行管理維護,都需要有一定的計算機基礎(chǔ)知識和操作經(jīng)驗,而且還要熟悉被控對象的控制原理。

對于ROS的維護管理：ROS的軟件系統(tǒng)具有內(nèi)建的在線測試和程序自診斷功能,只要與ROS相連的內(nèi)部或外部設(shè)備出現(xiàn)故障,多數(shù)情況下都可以在屏幕上顯示故障代碼。因此,必須充分熟悉說明書,以便在需要時能夠快速查閱故障代碼所對應的可能的故障原因及其排除方法。還應對系統(tǒng)定期進行系統(tǒng)測試,在某些時候有必要對ROS進行停機。

對于DPU的維護管理：由于所有的DPU模塊均采用統(tǒng)一的金屬外殼密閉式封裝,在內(nèi)部電路上采用智能化設(shè)計,因此不存在任何用戶可維修的部件,也無需任何的跳線設(shè)置。若DPU模塊出現(xiàn)異常情況,在對模塊進行斷電重啟或從ROS進行重新加載等措施后,若故障依然存在,則應按說明書規(guī)定的步驟更換模塊。

杜興(1983—),男,助理工程師,學士學位。