船員能方便自修復的船舶自動化系統(tǒng).doc

PCC通用可編程采集控制器信息平臺船員能方便自修復的船舶自動化系統(tǒng) 常熟市電子儀器廠 215500 徐紹衡摘 要船舶自動化系統(tǒng)是保證船舶安全的重要設備，但當前船舶配套的自動化系統(tǒng)品種繁雜，設備復雜，電子板的品種太多，一旦故障，船員無法自修復，找維修商又不便，使自動化設備不能用，成了擺設，影響了船舶安全。本文提出采用PCC通用可編程采集控制器及PTC通用通訊路由器平臺，全船僅一種硬備件，成為船員能方便自修復的自動化系統(tǒng)，徹底解決了船舶自動化設備維修難而影響船舶安全的問題，也提高了船舶自動化系統(tǒng)的性能。關(guān)鍵詞：可編程采集控制 船員自修復 船舶信息平臺 監(jiān)控全電腦化一、 概述（1）船舶自動化系統(tǒng)是保證船舶安全的重要設備，但當前船舶配套的自動化系統(tǒng)品種繁雜，設備復雜，電子板的品種太多，由于成本高，每種電子板船上無備件，船在世界各地航行，一旦故障，船員無法自修復，找維修商又不便，使自動化設備不能用，成了擺設，影響了船舶安全。這個現(xiàn)象很普遍，解決這個問題是當務之急。如今PCC通用可編程采集控制器由于每個端子均可配各種不同的傳感器輸入，也可以作開關(guān)量和模擬量輸出控制，使船舶自動化設備除顯示操作電腦外的所有設備僅有一個品種的電子模塊，船舶只要備有一個備件，一旦設備故障船員自己插入更換一下，并方便地送入可編程表，設備立即修復（操作電腦通常配有二臺以上有冗余），不必找維修商，保證自動化設備的完好。船舶采用PCC通用可編程采集控制器的自動化設備后，徹底解決了故障維修問題，PCC可以保證船舶安全，是革命性的換代產(chǎn)品，是船東優(yōu)選的品種。（2）PCC通用可編程采集控制器由于通用批量大，采用全自動貼片的國際一流工藝生產(chǎn)，有很高的可靠性，平均無故障間隔MTBF大于5萬小時，是船舶必需的。（3）由于PCC通用可編程采集控制器每個端子可靠方便地編程為輸出控制，使在電腦屏幕上實現(xiàn)操作控制，除車鐘以外完全取消所有的按鈕、操作開關(guān)和指示燈等設備，監(jiān)控全部電腦化，并能多處監(jiān)控，提高了船舶自動化系統(tǒng)的可靠性和機動性，簡化了設備，由于PCC單位成本不高于傳統(tǒng)設備，易于推廣，也達到2006年CCS船舶規(guī)范的要求。（4）PCC通用可編程采集控制器在性能上與現(xiàn)有設備相比也高人一等，PCC與以太網(wǎng)船舶信息平臺聯(lián)接，實現(xiàn)高速大容量傳送信息，可以有1000臺并用，總?cè)萘?4000點，具有32個VLAN分區(qū)，各設備相互獨立又能集中監(jiān)視，操作電腦最多可裝1000臺，足以滿足大中小各類船舶的各種監(jiān)控設備，可以組成主機遙控、監(jiān)測報警、電站自動控制、輔機監(jiān)控、閥門液位監(jiān)控等等全部船舶自動化設備，性能上也是升級換代的產(chǎn)品。（5）PCC結(jié)構(gòu)上用國際標準的導軌集裝方式，既牢固又方便裝拆，外形尺寸為高180mmX寬35mmX深140mm，小巧。使設備平均維修時間指標MTTR小于10分鐘。（6）PCC是當前市場上推出的獨家專利產(chǎn)品，專利號ZL200722071686.9。（7）為了達到除傳感器以外的各種設備互連或串口等老標準設備連接，采用PTC通用通訊路由器，實現(xiàn)無協(xié)議和通用化，完善解決信息平臺上非傳感器信號的采集和控制。二、PCC通用可編程采集控制器的特點（1）PCC通用可編程采集控制器輸入采集和輸出控制通用：用可編程可以采集各種各樣的傳感器實時信號；用可編程可以輸出開關(guān)量和模擬量信號；也可以像PLC那樣進行邏輯編程控制和PID控制模式編程控制。使整個平臺系統(tǒng)只需一種硬件模塊，船上只要有一個備件就可以用拔插更換法修復系統(tǒng)的故障，也就是船員用普通的電工技術(shù)能快速自修復船舶自動化系統(tǒng)，保證船舶安全。（2）每個通用可編程采集控制器有64個信息點，通過可編程端口可以輸入或輸出；結(jié)構(gòu)上用國際標準的導軌集裝方式，可以多個集裝，方便地裝拆；體積小巧，外形尺寸為高180mmX寬35mmX深140mm；面板上有四個20芯扁線插座，用長度可變的扁電纜連接四個16口無源輸出輸入端子架組件，16口端子直接連接用船用電纜與傳感器相連，設一個雙口端子提供DC24V傳感器隔離電源；面板有二個相同IP地址的TCP網(wǎng)口輸出及信號指示燈，供雙套冗余網(wǎng)絡接口；同時設立二套有雙端口的DC24V電源插座及指示燈，冗余設計，有一套電源就能正常工作，通用可編程采集控制器功耗小于3W；打開面板中的小蓋，有三位BCD碼的旋轉(zhuǎn)設置開關(guān)，用以設定本通用可編程采集控制器的機號，即本機IP地址，數(shù)字000-999，平臺最多可安裝1000臺通用可編程采集控制器，即平臺最大實時數(shù)據(jù)點為64000個。（3）組件16口的輸出輸入端子架用國際標準印刷電路板塑料托架組裝，用國際標準的導軌集裝方式安裝，根據(jù)船用要求，由可編程采集控制器、16口的輸出輸入端子架組件、路由器、交換機、傳感器隔離電源、絕緣監(jiān)測單元等組裝成256點控制柜與64點控制箱二種標準化結(jié)構(gòu)。（4）組件16口輸出輸入端子架作為傳感器輸入時，每個輸入口傳感器品種由可編程設置為如下八種之一，板上每個輸入口的插頭也對應插到該品種的位置：1，輸入4-20mA；2，PT100熱電阻；3，K熱電偶；4，開關(guān)量；5，PWN脈沖；6，輸入0-5V；7，備用；8，備用。（5）組件16口輸出輸入端子架作為輸出時，每八個口設置成一種輸出，輸出品種由可編程設置，可有如下八個品鐘：1，大電流繼電器；2，小電流繼電器；3，八位D/A，4-20mA；4，十二位D/A，4-20mA；5，輸出0-5V；6，PWM脈沖；7，備用；8，備用。（6）組件16口輸出輸入端子架作為繼電器輸出時，具有系統(tǒng)調(diào)試開關(guān)及上電時防止誤動作功能。（7）通用可編程采集控制器作為輸入時每點的可編程內(nèi)容包括：八種傳感器之一；輸入延時時間；正向與反向輸入；輸入最小值；輸入最大值，比例輸入；被某點禁止輸入（控制點不限于本機）；被禁止輸入時的固定輸入值；非線性修正八個表格之一選擇（線性，PT100，K等等）；熱電偶的冷端修正（修正點不限于本機）；每個點設置一個固定修正值；等等。（8）通用可編程采集控制器作為輸出時每點的可編程內(nèi)容包括：輸出種類；輸出正反向；與某點與、或、異或邏輯控制輸出（控制點不限于本機，在本區(qū)2000點內(nèi)選擇）；多點邏輯運算控制（控制點不限于本機）；等等。（9）PID控制模式編程待擴展，目前PID控制模式在操作站電腦中編程實現(xiàn)。三、PTC通用通訊路由器的特點（1）平臺系統(tǒng)除傳感器執(zhí)行器外，往往需要連接獨立設備或帶串口的儀表設備，采用PTC通用通訊路由器連接，采用無協(xié)議數(shù)據(jù)庫通信方式，使所有雙向通信通用一種路由器，達到船員用普通的電工技術(shù)能快速自修復船舶自動化系統(tǒng)，保證船舶安全。（2）PTC通用通訊路由器有二個品種，一種是當其它設備有電腦以太網(wǎng)口時采用以太網(wǎng)口連接進行采集和控制，另一種是當其它儀表設備是單片機時采用96000波特RS485或RS232串行口連接進行采集和控制。其連接方式是其他設備在發(fā)十六位實時數(shù)據(jù)前加一個十六位數(shù)據(jù)庫地址及自校驗碼即可，任意順序發(fā)送，不需協(xié)調(diào)和聯(lián)調(diào)，可雙向工作。（3）每個路由器只能工作在平臺96個VLAN區(qū)中的任意一個分區(qū)，每個區(qū)最多512點，其它區(qū)的信息通不過，路由器上設有二位BCD碼的旋轉(zhuǎn)設置開關(guān)，00-95范圍，用以設置工作區(qū)。四、采用PCC的平臺網(wǎng)絡系統(tǒng)構(gòu)成和應用采用PCC的平臺網(wǎng)絡系統(tǒng)構(gòu)成和應用見附圖。（1）采用以太網(wǎng)交換機網(wǎng)絡平臺，其網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)為有線網(wǎng)纜、無線以太網(wǎng)、光纖、衛(wèi)星以太網(wǎng)、寬帶因特網(wǎng)等等，高速，高性能，標準化，有2000個以上節(jié)點的大容量。（2）由于16000點的平臺只占300KB帶寬，通過衛(wèi)星及因特網(wǎng)，方便地實現(xiàn)船岸一體實時指揮調(diào)度系統(tǒng)。（3）實時數(shù)據(jù)采集控制有三種模式：PCC傳感器執(zhí)行器實時連接；PTC通訊路由器連接；內(nèi)存內(nèi)嵌式監(jiān)控板連接。對實時信息這三種模式已完善。（4）對監(jiān)控操作電腦的軟件連接也有三種模式：組態(tài)軟件式；VB及VC編程模式；大型數(shù)據(jù)庫監(jiān)控和管理模式。這三種模式也已全面了。五、結(jié)論（1） PCC通用可編程采集控制器平臺是采用發(fā)明專利的創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品。（2） PCC通用可編程采集控制器是國際PLC技術(shù)的網(wǎng)絡化改進和發(fā)展，學術(shù)上有創(chuàng)新，是 新一代的PLC技術(shù)。（3） PTC通用通訊路由器無協(xié)議數(shù)據(jù)庫通訊創(chuàng)新技術(shù)可以取代目前普遍應用的繁瑣的 RS485、RS232協(xié)議通訊，升級換代。（4） PCC平臺高速大容量的特點優(yōu)于國際上僅有的娜威KONGSBERG公司及加拿大的CAE跨 國公司的產(chǎn)品，可以在大型工程和石油平臺等應用。（5） 船員能方便自修復的船舶自動化系統(tǒng)解決了當前船舶自動化設備可靠應用的關(guān)鍵問 題，是船東優(yōu)選的產(chǎn)品，可用于船舶主動力、電站、損管等各種船舶監(jiān)控系統(tǒng)，是目前其他產(chǎn)品無可競爭的。六、附圖SQL2005Oracle等 大型數(shù)據(jù)庫軟件橋用各種高級語言 編制管理/指揮/控制/監(jiān)視各種電腦并行工作毫秒級數(shù)據(jù)響應最多可連接2000臺以上的電腦內(nèi)置udboard組件具有VLAN功能要有二個網(wǎng)口 人機對話軟件 數(shù)百毫秒級響應用VB或VC語言數(shù)十毫秒級響應 編制管理/指揮/控制/監(jiān)視實時人機對話軟件毫秒級響應 用INTOUCH或組態(tài)王等組態(tài)軟件編制網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)有線網(wǎng)纜、無線以太網(wǎng)、光纖、衛(wèi)星以太網(wǎng)、寬帶因特網(wǎng)等等實時的指揮/控制/監(jiān)視軟件及PLC功能高 速 以 太 網(wǎng) 交 換 機 平 臺網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)有線網(wǎng)纜、無線以太網(wǎng)、光纖、衛(wèi)星以太網(wǎng)、寬帶因特網(wǎng)等等控制最多二萬點 包括：繼電器控制輸出 D/A 420mA輸出PCC通用可編程采集控制器64點單元。僅一個品種的標準單元分布各處能完成采集傳感器信號及控制輸出的全部功能。256點標準采集控制柜 非標信號輸出等以太網(wǎng)交換機（最多二千個節(jié)點） 采集傳感器最多六萬四千點 包括：420mA輸入； PT100；EU2； 開關(guān)量等八種傳感器。內(nèi)嵌式路由器AutoNet（I） 用戶自行開發(fā)監(jiān)控顯示模擬屏等廠 內(nèi)存嵌入式連接外置式路由器AutoNet（E1） 任何需聯(lián)