船用机舱综合监测报警系统设计
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摘要：本文设计了一个对全船重要设备的实时工作状况进行监测报警系统。数据采集单元采用PLC扩展模块，数据处理单元采用PLC，显示单元采用工控机系统。
关键词：PLC；工控机；人机界面；模块化；冗余
Design of Common Monitoring and Alarm System for Ship’s E/R
LIU Jingguo
( MCA Electric Co., Ltd.Guangzhou 511480 )
Abstract: This paper introduces the design of a centralized monitoring and alarm system for all important equipments of a ship, in which extended PLC module is used for date collection, PLC is used for data processing unit and industrial control computer system is used for display unit.
Keywords: PLC; Industrial control computer; HMI; Module Modularization; Redundancy
1引言
机舱监测报警系统在船舶的安全运行上有着至关重要的作用，能使船员及时了解船舶整体综合信息。机舱监测报警系统是全船重要设备的实时工作状况进行监测报警系统，弥补了只有本地监测报警板的不足。本设计在硬件上采用了模块化数据处理采集箱，在软件集成上同样采用了模块化设计思想。系统自动化程度高、稳定性强、可扩展能力强，维护方便。
2系统框图
见图1。
图1系统框图
3硬件系统设计
3.1冗余电源
系统供电采用双路220 V输入电源，同时采用UPS电源供电，输出为直流24 V。实现双冗余电源系统，其中一路220 V输入掉电后，可能由另外一路220 V输入电源供电；如果双路220 V输入电源同时掉电，则UPS将自动不间断切换到蓄电池供电，电源保持30 min以上，确保系统稳定工作，满足ABS,CCS等规范。电源原理接线图见图2。
3.2船用数据采集处理控制箱
船用数据采集处理控制箱主要采用PLC及其扩展模块为主要元器件，包括电源模块、CPU模块和采集、通讯等扩展模块。扩展模块还可包括开关量输入模块，用于采集开关量信号; PT100型模拟量输入模块，用于采集PT100型的号;4～20 mA型模拟量输入模块，用于采集4～20 mA型的信号，以及输出模块等模块。通过增加通信扩展模块，双链路网络传输线，还可实现环网，因此若其中一条传输线路发生故障时，可自动转由另一条正常的传输线进行信号传输，可保证在工作过程中，数据不会中断或丢失，从而实现冗余功能。同时满足ABS,CCS等规范。可拆卸模块见图3.
图3可拆卸模块示意图
船用数据采集处理控制箱的安装布局，实现分层布局安装，方便安装的同时也方便船厂的接线。安装布局见图4。
图4安装布局图
4软件设计
4.1下位机（PLC）
机舱监测报警系统下位机软件设计同样采用模块化设计思想，分为五大模块。
1）输入模块：收集外部传感器的信号到过程I/O映像区；
2）处理模块：处理数字量输入信号和模拟量输入信号（4~20 mA和PT100热电阻），同时处理系统消音和测试等操作，每个报警点都通过处理模块进行输出，处理模块作为报警系统的核心实时监测每个报警点的状态；
3）输出模块：负责将处理模块处理后的信号打包成系统功能所需信号，然后按需输出；
4）通讯模块：提供处理单元之间的通讯，并且与各个工作站进行通讯，实时监测工作站数据，同时提供自检测功能，监控整个系统网络的通讯质量；
5）其他功能模块：提供到其他系统接口。
系统基本软件架构如图5所示。
图5软件框图
4.2上位机
4.2.1工控机系统
工控机系统能很好的实现人机交互功能，图形化设计，易于操作与监测。其典型性截见图6（a）。
4.2.1 触摸屏系统
触摸屏系统同样能很好的实现人机交互功能，跟工控机系统相比实现的功能会少一些，但是成本相对会低很多。图形化设计，易于操作与监测。其典型性截见图6（b）。
5 结束语
本文是经过多次生产试验总结出来，船用机舱综合监测报警系统已经交付了多套产品，产品已趋于成熟，现在处于一个产品定型阶段。
船上的电气设备相当多，船用机舱综合监测报警系统是一个综合性监测报警系统，监测着整船重要设备的工况，系统的设计必须综合考虑多方因素，既要满足船东的使用要求，也要满足规范对船用机舱综合监测报警系统的要求。