船員能方便自修復(fù)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(fù)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(shè)備，但當(dāng)前船舶配套的自動化系統(tǒng)品種繁雜，設(shè)備復(fù)雜，電子板的品種太多，一旦故障，船員無法自修復(fù)，找維修商又不便，使自動化設(shè)備不能用，成了擺設(shè)，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(fù)的自動化系統(tǒng)，徹底解決了船舶自動化設(shè)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(fù) 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(shè)備，但當(dāng)前船舶配套的自動化系統(tǒng)品種繁雜，設(shè)備復(fù)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(fù)，找維修商又不便，使自動化設(shè)備不能用，成了擺設(shè)，影響了船舶安全。這個(gè)現(xiàn)象很普遍，解決這個(gè)問題是當(dāng)務(wù)之急。如今PCC通用可編程采集控制器由于每個(gè)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(shè)備除顯示操作電腦外的所有設(shè)備僅有一個(gè)品種的電子模塊，船舶只要備有一個(gè)備件，一旦設(shè)備故障船員自己插入更換一下，并方便地送入可編程表，設(shè)備立即修復(fù)（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(shè)備的完好。船舶采用PCC通用可編程采集控制器的自動化設(shè)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(shí)，是船舶必需的。（3）由于PCC通用可編程采集控制器每個(gè)端子可靠方便地編程為輸出控制，使在電腦屏幕上實(shí)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(shè)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(jī)動性，簡化了設(shè)備，由于PCC單位成本不高于傳統(tǒng)設(shè)備，易于推廣，也達(dá)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(shè)備相比也高人一等，PCC與以太網(wǎng)船舶信息平臺聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)高速大容量傳送信息，可以有1000臺并用，總?cè)萘?4000點(diǎn)，具有32個(gè)VLAN分區(qū)，各設(shè)備相互獨(dú)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(shè)備，可以組成主機(jī)遙控、監(jiān)測報(bào)警、電站自動控制、輔機(jī)監(jiān)控、閥門液位監(jiān)控等等全部船舶自動化設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)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(shè)備平均維修時(shí)間指標(biāo)MTTR小于10分鐘。（6）PCC是當(dāng)前市場上推出的獨(dú)家專利產(chǎn)品，專利號ZL200722071686.9。（7）為了達(dá)到除傳感器以外的各種設(shè)備互連或串口等老標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備連接，采用PTC通用通訊路由器，實(shí)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(diǎn)（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(shí)時(shí)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(jìn)行邏輯編程控制和PID控制模式編程控制。使整個(gè)平臺系統(tǒng)只需一種硬件模塊，船上只要有一個(gè)備件就可以用拔插更換法修復(fù)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(fù)船舶自動化系統(tǒng)，保證船舶安全。（2）每個(gè)通用可編程采集控制器有64個(gè)信息點(diǎn)，通過可編程端口可以輸入或輸出；結(jié)構(gòu)上用國際標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)軌集裝方式，可以多個(gè)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(gè)20芯扁線插座，用長度可變的扁電纜連接四個(gè)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(shè)一個(gè)雙口端子提供DC24V傳感器隔離電源；面板有二個(gè)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(luò)接口；同時(shí)設(shè)立二套有雙端口的DC24V電源插座及指示燈，冗余設(shè)計(jì)，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(shè)置開關(guān)，用以設(shè)定本通用可編程采集控制器的機(jī)號，即本機(jī)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)為64000個(gè)。（3）組件16口的輸出輸入端子架用國際標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板塑料托架組裝，用國際標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)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(jī)、傳感器隔離電源、絕緣監(jiān)測單元等組裝成256點(diǎn)控制柜與64點(diǎn)控制箱二種標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，每個(gè)輸入口傳感器品種由可編程設(shè)置為如下八種之一，板上每個(gè)輸入口的插頭也對應(yīng)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(shí)，每八個(gè)口設(shè)置成一種輸出，輸出品種由可編程設(shè)置，可有如下八個(gè)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(shí)，具有系統(tǒng)調(diào)試開關(guān)及上電時(shí)防止誤動作功能。（7）通用可編程采集控制器作為輸入時(shí)每點(diǎn)的可編程內(nèi)容包括：八種傳感器之一；輸入延時(shí)時(shí)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(diǎn)禁止輸入（控制點(diǎn)不限于本機(jī)）；被禁止輸入時(shí)的固定輸入值；非線性修正八個(gè)表格之一選擇（線性，PT100，K等等）；熱電偶的冷端修正（修正點(diǎn)不限于本機(jī)）；每個(gè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)固定修正值；等等。（8）通用可編程采集控制器作為輸出時(shí)每點(diǎn)的可編程內(nèi)容包括：輸出種類；輸出正反向；與某點(diǎn)與、或、異或邏輯控制輸出（控制點(diǎn)不限于本機(jī)，在本區(qū)2000點(diǎn)內(nèi)選擇）；多點(diǎn)邏輯運(yùn)算控制（控制點(diǎn)不限于本機(jī)）；等等。（9）PID控制模式編程待擴(kuò)展，目前PID控制模式在操作站電腦中編程實(shí)現(xiàn)。三、PTC通用通訊路由器的特點(diǎn)（1）平臺系統(tǒng)除傳感器執(zhí)行器外，往往需要連接獨(dú)立設(shè)備或帶串口的儀表設(shè)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(dá)到船員用普通的電工技術(shù)能快速自修復(fù)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(gè)品種，一種是當(dāng)其它設(shè)備有電腦以太網(wǎng)口時(shí)采用以太網(wǎng)口連接進(jìn)行采集和控制，另一種是當(dāng)其它儀表設(shè)備是單片機(jī)時(shí)采用96000波特RS485或RS232串行口連接進(jìn)行采集和控制。其連接方式是其他設(shè)備在發(fā)十六位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)前加一個(gè)十六位數(shù)據(jù)庫地址及自校驗(yàn)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(gè)路由器只能工作在平臺96個(gè)VLAN區(qū)中的任意一個(gè)分區(qū)，每個(gè)區(qū)最多512點(diǎn)，其它區(qū)的信息通不過，路由器上設(shè)有二位BCD碼的旋轉(zhuǎn)設(shè)置開關(guān)，00-95范圍，用以設(shè)置工作區(qū)。四、采用PCC的平臺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成和應(yīng)用采用PCC的平臺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成和應(yīng)用見附圖。（1）采用以太網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺，其網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)化，有2000個(gè)以上節(jié)點(diǎn)的大容量。（2）由于16000點(diǎn)的平臺只占300KB帶寬，通過衛(wèi)星及因特網(wǎng)，方便地實(shí)現(xiàn)船岸一體實(shí)時(shí)指揮調(diào)度系統(tǒng)。（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集控制有三種模式：PCC傳感器執(zhí)行器實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(luò)化改進(jìn)和發(fā)展，學(xué)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(yīng)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(diǎn)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(yīng)用。（5） 船員能方便自修復(fù)的船舶自動化系統(tǒng)解決了當(dāng)前船舶自動化設(shè)備可靠應(yīng)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(yīng)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(gè)網(wǎng)口 人機(jī)對話軟件 數(shù)百毫秒級響應(yīng)用VB或VC語言數(shù)十毫秒級響應(yīng) 編制管理/指揮/控制/監(jiān)視實(shí)時(shí)人機(jī)對話軟件毫秒級響應(yīng) 用INTOUCH或組態(tài)王等組態(tài)軟件編制網(wǎng)絡(luò)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(shí)時(shí)的指揮/控制/監(jiān)視軟件及PLC功能高 速 以 太 網(wǎng) 交 換 機(jī) 平 臺網(wǎng)絡(luò)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(diǎn) 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(diǎn)單元。僅一個(gè)品種的標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)采集控制柜 非標(biāo)信號輸出等以太網(wǎng)交換機(jī)（最多二千個(gè)節(jié)點(diǎn)） 采集傳感器最多六萬四千點(diǎn) 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)