基于PAC的船舶机舱监测报警系统设计

基于PAC的船舶机舱监测报警系统设计
崔守娟;栾荣华;张萍华
【摘要】机舱集中监测与报警系统是轮机自动化的重要组成部分,设计了以PAC 为核心控制器的船舶机舱监测报警系统,介绍了基于PAC的船舶机舱监测报警系统的软硬件设计.在自动化船舶机舱中,设备的运行状态、运行参数数值及故障报警状态都集中显示在控制室的监视屏上.机舱集中监测与报警系统能准确可靠地监测机舱内各种动力设备的运行状态及运行参数,减轻轮机员的劳动强度,改善工作条件,及时发现设备的运行故障,提高设备运行的可靠性.
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2016(045)012
【总页数】3页(P50-52)
【关键词】船舶;机舱;PAC;监测;报警
【作者】崔守娟;栾荣华;张萍华
【作者单位】镇江高等职业技术学校,江苏镇江 212016;江苏磁谷科技股份有限公司,江苏镇江 212000;镇江高等职业技术学校,江苏镇江 212016
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
长久以来，高效益、低成本、安全无事故是机舱监测报警系统的目标。

当运行设备发生故障，监测报警系统能自动发出声光报警信号并进行报警打印记录，它还能定时检查有关运行状态及其参数值，对无人值班机舱，集中监测与报警系统能把报警
信号延伸到驾驶室、公共场所、轮机长及值班轮机员的住所[1-3]。

船舶系统的技
术状态对运输效率、质量、安全有着重大的影响，随着现代工业和科学技术的飞速发展，机舱监视报警系统应朝着集散结合、信息共享、通信快捷、不易干扰、操作简单、界面友好的方向发展[4-5]。

本文设计了以PAC为核心控制器的船舶机舱监测报警系统。

机舱监测报警系统是基于工业以太网及MOD⁃BUS RTU总线的模块化设计概念的系统，如图1所示。

针对各种不同船型，模块化的设计可以灵活方便地配置最优
方案。

该系统主要功能单元组成有：显示报警单元、延伸报警单元、信号采集单元、轮机员安全报警系统。

为了获得更高的可靠性，采用冗余网络结构，满足通用化、标准化的要求，符合IEC标准及各船级社要求；系统采用标准的功能模块，可以
根据系统需要灵活增加或减少模块的数量及规格，以满足最新的规范或要求。

主要部件组成为：电源（包括：UPS、蓄电池、配电箱等）、可编程自动化控制器（PAC）及开关量和模拟量输入输出扩展模块、工控机及显示器、网络交换机、串口服务器、打印机、延伸报警板。

研华MNO2178A型工业计算机，这种工业计算机结构坚固，适合于各种工控场
所安装，适合于船用环境下工作。

CPU:Intel Atom 1.6GHz Dual⁃core；内存：
2GB DDR2 SDRAM；存储：固态电子盘1个外置TypeI/II Compact Flash插槽，硬盘1个标准的2.5”SATA硬盘；外部接口：6个USB，4个串口，2个网口；
工作站支持：Windows XP/ Win7/WES7/WES-2009/CE6.0,Linux。

信号采集单元由安装在集控台内的主控制单元(MCU)和安装在机舱的现场控制单
元（LCU）组成。

LCU内置可编程控制器（PAC）及扩展I/O模块，可简单实现SAS的高度分布式结构。

每个LCU将直接连接标准的控制和监视信号，可直接安装在现场。

延伸报警系统将通过液晶显示屏将报警监视信息由机舱送至舱室及驾驶室。

延伸报警单元均采用液晶触摸屏，通过工业以太网连接在SAS中，供电采用
DC24V，触摸屏有消音和调光功能。

显示报警单元设置两台主工作站，另设有一个独立的辅助工作站。

主工作站安装在机舱集控室，两台主工作站都连接到工业以太网和MODBUS RTU双网络上，两
个网络互为冗余。

两台主工作站均使用标准的工业计算机，安装Win⁃dows操作
系统。

辅助工作站使用液晶触摸屏，同样连接到工业以太网和MODBUS RTU双
网络上。

上位机软件界面及系统功能设计主要包括：报警功能、自动故障减速输出、监视功能、自检功能、延伸报警功能、通讯功能。

系统具有输出到VDR并基于NEMA-0183通讯协议的串行通讯接口；根据具体需求可提供与其他设备连接的通讯接口。

主监控程序用于实现机舱报警信息的监视。

通过该程序，用户可以快速监视所有相关的报警信息。

主要功能特点包括：实时性，通过主监控程序可以实时监视系统报警信息；同步性，主监控程序安装在各个工作站上，能够稳定实现数据的同步显示，支持用户登录机制。

主机监控界面如图2所示。

监控界面分三类：分别为一级界面、二级界面、图形监视界面。

报警组分为以下几类：主推进、电站系统、辅机系统、辅助机械、其他设备、系统侦测、主机、发电机、PMS、燃油系统、滑油系统、舱柜系统。

图形界面包括：系统侦测界面，该界面显示系统中主要功能模块的状态及分布状况。

通道设置界面：该界面的左侧可以选择点，右侧是被选点的具体信息，描述、地址、量程等具体信息都可以修改，如图2所示。

具体监测界面有实时报警监控界面、历史报警界面、实时趋势界面、历史趋势界面、主机监控界面、主机排气温度界面、电站系统界面、PMS界面、辅机系统界面、
滑油系统界面、舱柜系统界面、辅助机械界面和其他设备界面。

自检功能试验，系统具有自检功能，可以检测系统主要功能模块的状态，当出现故
障，自动发出报警信息。

通过信号模拟箱，模拟开关量输入报警，系统产生声光报警，延伸报警板也同步报警，进行消音复位操作。

通过信号模拟箱，模拟模拟量输入报警，当输入信号超过设定值时报警，系统显示数值并发出声光报警，延伸报警板也同步显示数值和报警，进行消音复位操作。

模拟图监测显示功能，通过计算机以柱状图的形式显示四个舱底的液位，通过调节信号模拟箱模拟量信号模拟舱底液位高报警，通过计算机显示主机报警点状态；通过计算机柱状图显示主机四个气缸的排气温度、四个气缸排气温度平均值、每个气缸偏离平均温度值。

VDR通讯接口，VDR接收装置采用计算机模拟。

将系统VDR输出串口连接到计算机上，模拟报警信号，计算机显示串口数据格式。

轮机员安全报警系统功能试验，系统正常运行时，打开启停盒上的钥匙开关，主控单元显示器和延伸报警板显示30分钟倒计时；过了27分钟后，产生轮机员安全系统预报警，启停盒和复位盒上的蜂鸣器响，此时按复位盒上的复位按钮可以复位轮机员安全系统，重新开始30分钟倒计时；如果27分钟后未复位，再过3分钟后，系统产生一个轮机员安全系统声光报警，报警同时延伸到延伸报警板上，此时需要消音复位报警后轮机员安全报警系统方可恢复工作。

船舶机舱监测报警系统的国内外技术也在不断更新，硬件配置的上层网络正在向网络监控发展；软件部分设计的组态软件也不停向功能更加强大，可靠性更高，维护管理更灵活，通用性更强的趋势发展。

当克服成本问题后，更为先进的监测报警系统将被应用到更广阔的领域。

【相关文献】
［1］宋阳.现场总线技术及其应用实例汇编［M］.北京：清华大学出版社，2001.
［2］时会美，张殿明.PAC控制器发展现状与应用前景［J］.中国高新技术企业，2009，125
（14）：38-39.
［3］吴志良.船舶电站及其自动化系统［M］.大连：大连海事大学出版社，2010. ［4］张春来，赵殿礼，文元全.船舶电气［M］.大连：大连海事大学出版社，2008. ［5］中国船级社.钢质海船入级规范［M］.北京：人民交通出版社，2006.。