1 引言 現(xiàn)代船舶設(shè)備系統(tǒng)的日趨高性能化、結(jié)構(gòu)模塊化。船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在遠(yuǎn)洋船舶中是一個(gè)必備的系統(tǒng)，其關(guān)系到遠(yuǎn)洋船舶安全、可靠運(yùn)行。它能準(zhǔn)確可靠地監(jiān)視機(jī)艙內(nèi)各種動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并進(jìn)行報(bào)警打印記錄。它還能定時(shí)地把有關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行打印制表。在自動(dòng)化機(jī)艙中，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)值及故障報(bào)警狀態(tài)都集中控制室的監(jiān)視屏上，輪機(jī)人員不必到機(jī)艙去巡視，就能在集中控制室內(nèi)能了解到所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及其參數(shù)值，從而可以減輕輪機(jī)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作條件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。 為此，本文介紹了基于PLC控制的遠(yuǎn)洋船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)了一套組態(tài)環(huán)境下的監(jiān)測(cè)軟件。 2 系統(tǒng)介紹 遠(yuǎn)洋船舶設(shè)備由主機(jī)系統(tǒng)、凈油機(jī)系統(tǒng)、油柜系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)、舵機(jī)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、廢油焚化爐、發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及泵等設(shè)備子系統(tǒng)組成，每一個(gè)設(shè)備都是24小時(shí)不間斷運(yùn)行，例如主機(jī)，主機(jī)系統(tǒng)是船舶的心臟，必須保證主機(jī)在航行期間可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。在此期間，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求時(shí)刻監(jiān)測(cè)主機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、燃油進(jìn)出口溫度、滑油進(jìn)出口溫度以及主機(jī)排氣溫度等，這些參數(shù)涉及到4-20mA、600℃以上的溫度信號(hào)和600℃以下的溫度信號(hào)，信號(hào)種類繁多，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。其系統(tǒng)組成框架如圖1所示。 各種類型的傳感器（開(kāi)關(guān)量、4-20mA、PT100、熱電阻等）采集各類信號(hào)，并不停地將這些信號(hào)送入顯示單元（微機(jī)LCD），在顯示屏上顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)通道的當(dāng)前值;一旦有監(jiān)測(cè)發(fā)生越限情況，報(bào)警信號(hào)就被送入延伸報(bào)警控制單元、打印記錄單元及警報(bào)器控制單元，其中打印記錄單元可以即時(shí)打印發(fā)生報(bào)警的各參數(shù)值;警報(bào)器控制單元啟動(dòng)集控室和機(jī)艙的揚(yáng)聲器，以此提示輪機(jī)管理人員;同時(shí)，起動(dòng)延伸報(bào)警裝置，并在公共場(chǎng)所、輪機(jī)長(zhǎng)房間、值班輪機(jī)員房間等輸出聲光報(bào)警信號(hào);在駕駛臺(tái)的報(bào)警監(jiān)視屏上也有聲光提示信號(hào)輸出。 主電源和應(yīng)急電源都具有自檢功能;在系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警后，可以在集控室應(yīng)答，消聲消閃。 3 硬件實(shí)現(xiàn) 該套監(jiān)視系統(tǒng)包括對(duì)一臺(tái)14缸的主機(jī)、三臺(tái)發(fā)電機(jī)、一臺(tái)鍋爐、一套焚燒爐、兩套空壓機(jī)和一套舵機(jī)的主要工況參數(shù)顯示和參數(shù)檢測(cè)報(bào)警、及其它設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)指示。系統(tǒng)共檢測(cè)118個(gè)模擬量，128個(gè)開(kāi)關(guān)量。為此采用了S7-200CN PLC 226作為系統(tǒng)總控制器，并擴(kuò)展7個(gè)16I/O的EM223 CN數(shù)字量模塊，模擬量采集模塊采用研華ADAM與PLC通過(guò)485總線通;監(jiān)測(cè)上位機(jī)采用了研華嵌入式工控機(jī)UNO-2160，通過(guò)PPI方式組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖2所示。 本系統(tǒng)在監(jiān)視與報(bào)警工作時(shí)，所有開(kāi)關(guān)量模塊都通過(guò)西門(mén)子S7-200CN PLC擴(kuò)展模塊EM223 CN采集輸入，三類模擬量4-20mA、600℃以上的溫度信號(hào)和600℃以下的溫度信號(hào)通過(guò)ADAM采集輸入，在通過(guò)485總線送入西門(mén)子S7-200CN PLC，在PLC中集中處理，然后送到上位機(jī)和其他設(shè)備，如指示燈，揚(yáng)聲器等。 此外，外部按鈕可以發(fā)出指令通過(guò)西門(mén)子S7-200CN PLC發(fā)出控制命令，啟動(dòng)、停止各類泵等相應(yīng)的設(shè)備。 作為一個(gè)遠(yuǎn)洋運(yùn)行船舶必不可少的系統(tǒng)，其主要具備以下功能： （1） 故障報(bào)警：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，在應(yīng)答后，系統(tǒng)停止聲音輸出，指示燈平光;消除報(bào)警后，指示燈滅。 （2） 參數(shù)顯示與報(bào)警的指示：在系統(tǒng)的軟件界面上可以查閱當(dāng)前被監(jiān)測(cè)的參數(shù)值，并以不同顏色顯示正常與否的參數(shù)。 （3） 打印記錄：系統(tǒng)接有一個(gè)報(bào)警記錄打印機(jī)，當(dāng)產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)打印機(jī)，打印當(dāng)前的報(bào)警，便于輪機(jī)管理人員查閱，與航海日志的記錄。 （4） 延時(shí)報(bào)警：當(dāng)產(chǎn)生溫度或液位等報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)幾秒后，輸出報(bào)警，便于誤報(bào)警。 （5） 閉鎖報(bào)警：該功能用于檢修系統(tǒng)時(shí)，能夠單個(gè)檢查。 （6） 延伸報(bào)警：系統(tǒng)可將報(bào)警信息延伸到各個(gè)輪機(jī)員的房間，將報(bào)警信息傳送給相關(guān)的輪機(jī)管理人員。 （7） 失職報(bào)警：當(dāng)發(fā)生報(bào)警后，一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有輪機(jī)人員去應(yīng)答，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生全船報(bào)警，以提醒值班人員的失職。 （8） 功能試驗(yàn)：系統(tǒng)具有自檢功能。 4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 在西門(mén)子S7-200CN PLC中實(shí)現(xiàn)的控制邏輯流程圖，如圖3所示。 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件采用以Windows平臺(tái)，在組態(tài)王的開(kāi)發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的。組態(tài)王具有可視化操作界面，豐富的圖庫(kù)、高度靈活的動(dòng)畫(huà)連接;擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫(huà)功能可以對(duì)畫(huà)面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，全面支持畫(huà)面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布方便的配方處理，豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見(jiàn)的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊的功能特點(diǎn)。 本系統(tǒng)軟件具有如下功能： （1） 參數(shù)列表顯示，按序或分組顯示所有機(jī)艙參數(shù)條目。包括參數(shù)序號(hào)、名稱、當(dāng)前值、單位、上限值、下限值以及報(bào)警狀態(tài)。 并可以翻屏連續(xù)顯示。 （2） 參數(shù)圖表顯示，以虛擬儀表形式顯示主/輔機(jī)有關(guān)參數(shù)。關(guān)于主機(jī)的排氣溫度、冷卻水溫度等;關(guān)于輔機(jī)的有發(fā)電機(jī)組有關(guān)的壓力和溫度等。 （3） 曲線顯示，將有關(guān)參數(shù)分實(shí)時(shí)和歷史曲線分別描述，其中實(shí)時(shí)曲線隨著時(shí)間的推移在界面上描寫(xiě)出一條相應(yīng)數(shù)值的曲線;而歷史曲線能讓操作員隨時(shí)可以查看某一參數(shù)過(guò)去2天內(nèi)的參數(shù)變化情況，即可以復(fù)現(xiàn)其2天內(nèi)的工況。 （4） 報(bào)警查詢功能是，當(dāng)某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生越限報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出報(bào)警窗口，并能在該窗口中查詢到該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相關(guān)情況。 （5） 用戶管理功能，本系統(tǒng)共設(shè)三類用戶，分別是系統(tǒng)管理員用戶、輪機(jī)長(zhǎng)用戶和操作員用戶。其中系統(tǒng)管理員用戶是給機(jī)務(wù)老軌等公司管理級(jí)操作使用的，其操作權(quán)限為最大，可以設(shè)置輪機(jī)長(zhǎng)用戶和操作員用戶，修改相關(guān)參數(shù)，如報(bào)警上下限;輪機(jī)長(zhǎng)用戶是給船舶老軌操作使用，其操作權(quán)限為其次，也可修改相關(guān)參數(shù);操作員用戶是給船舶一般的值班輪機(jī)員使用，其無(wú)法修改有關(guān)參數(shù)和設(shè)置用戶，權(quán)限最低。 5 結(jié)論 本系統(tǒng)主控制器采用了西門(mén)子S7 200CN PLC，其緊湊的結(jié)構(gòu)，良好的擴(kuò)展性能，強(qiáng)大的指令功能，利用485標(biāo)準(zhǔn)的通信口進(jìn)行信息傳送, 并自行設(shè)計(jì)相應(yīng)接口而組成的船舶機(jī)艙巡回監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)充分應(yīng)用了該微型PLC的硬件資源，發(fā)揮了其軟件優(yōu)勢(shì)。輸入輸出采用差動(dòng)方式，提高了抗干擾能力，同時(shí)，主機(jī)和多臺(tái)終端可以全部并聯(lián)在一對(duì)雙絞線上進(jìn)行多機(jī)通訊，節(jié)省了傳輸線，所以本系統(tǒng)小但功能齊全，穩(wěn)定性好。為用戶帶來(lái)極大的方便;在近兩年的實(shí)際運(yùn)行中未出現(xiàn)故障，為船舶的安全、可靠的航運(yùn)起到了非常重要的作用，同時(shí)也為航運(yùn)公司帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)效益。 本文設(shè)計(jì)的船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)適用于各種遠(yuǎn)洋船舶，經(jīng)實(shí)際的運(yùn)行表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，完全滿足遠(yuǎn)洋船舶的要求，有較高的推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： [1] 呂金華,江漢紅. 基于PLC的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息.2005，21（12-1）76-77，133. 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