某型港作拖船機艙監控系統的研究與改進

某型港作拖船機艙監控系統的研究與改進

某型港作拖船機艙監控臺是全船動力系統的監視裝置,采集機艙所有監測點、控制點以及主機系統的各主要參數,由系統集中處理進行報警及顯示,并在駕控臺延伸報警。

1 原系統存在的問題

1.1 設計缺陷

由于原有機艙監控裝置屬于上世紀 80年代的產品,主要采用繼電器電路和 CMOS電路相結合的控制方式,來實現監測、報警功能,因此在設計方式上存在缺陷。其中系統控制功能都是用硬件實現的,致使監控臺內插件板較多,各種線路繁雜,船員的日常檢修、維護極為不便。另外控制電路板故障率較高,修理電路板又必須有專業的技術軟件和專業的工具,并且對修理人員的技能要求較高,目前艦員級維修無法做到如此專業的修理和維護,大量的工作還要依賴專業修理廠,這樣使得裝備的完好率較低,影響船舶的在航時間。

1.2 系統老化問題

經過 20年的使用,各傳感器、繼電器電路和電路板的接插部件已經嚴重老化,經常有接觸不良而造成的誤動作和報警現象,并且 CMOS電路也進入了使用疲勞期,對系統的可靠性影響較大。因此隨著系統使用年限的增加,各種老化問題引發的不確定性故障經常出現。

1.3 配件及保障問題

隨著技術的發展,電子裝備正朝著通用化、數字化、模塊化方向發展,一般要求當系統出現了問題后能迅速確定故障點,并簡單的通過更換模塊檢查排除。原有電路板是設備制造廠設計的,不是通用器件,配件又斷線,完全不具備通用性,給使用、檢修、維護都帶來極大的不方便。

目前某基地使用的兩條此類型拖船均出現了機艙監控臺頻繁誤報警并引起主機自動停車的情況,對裝備的正常使用和安全保障構成極大的威脅,而且問題一直沒有得到有效的解決。因此對機艙監控系統進行技術研究并加以改進來提高系統的可靠性成為該型船裝備保障工作的重點。

2 改進方案

2.1 設計思路

在原有監控臺的基礎上重新設計改裝監控系統,極大的簡化硬件結構,完全實現數字化、模塊化。保證系統的通用性、互換性。

用可編程控制器、觸摸屏來實現硬件設計,用軟件完成邏輯運算,保證系統的可靠性。

當出現各類故障時系統能顯示故障部位,提高檢修的方便性。

系統設計時保留擴展接口,為以后系統功能的擴展提供條件。

2.2 技術方案

近年來,隨著電子技術的革新以及工控和組態技術在工業中的蓬勃發展,工控機、單片機和 PLC的應用已經非常成熟,在工業控制上成功的替代了以前的模擬、數字電路系統。海軍裝備為實現現代化也促使新技術、新產品在艦船上大量的應用,在新式艦船上主要監控系統都采用了工控機、總線等先進的控制技術。

為了提高機艙監控系統的可靠性、通用性,本系統采用可編程控制器對機艙監控系統核心進行改進設計,改裝后系統主機選用西門子可編程控制器(PLC)CPU226,用 PLC的輸入通道采集所有外部報警信號和控制信號,通過 PLC編程以軟件的形式實現原有的邏輯功能和報警功能。監控室顯示板更新為功能豐富的人機界面 (觸摸屏)DOPA10TCTD,用來顯示和處理所有報警信號,而且人機界面還可以實現控制功能并與主機 PLC直接通訊。由于駕駛室遙控報警板離機艙較遠,仍沿用原有的顯示和控制方式,但是所有的顯示和控制都改用機艙PLC實現。為了保護PLC和人機界面,提高系統穩定性,根據輸出負載的功耗情況,在機艙監控臺加一塊輸入、輸出隔離板,用來隔離驅動功耗較大的負載。

西門子可編程控制器在 STEP7-Micro/WIN軟件下完成系統編程,以軟件的形式實現系統的各種邏輯控制功能,這樣既增加了系統的可靠性也提高了可塑性。人機界面在 Screen Editor組態軟件環境下實現與 PLC的通訊和顯示,而且人機界面可以作為部分輸入控制單元參與系統控制,簡化系統。

3 改進效果

改裝后的監控系統僅用了 4個模塊完成了所有系統功能,大大簡化了原有的硬件結構。并且出現故障后可準確的判斷出故障點,對故障模塊直接更換即可排除。邏輯運算用軟件編程實現,極大的增加了可靠性,而且維護、保養、檢修相當方便,減輕了船員保養的工作量。通過隨船進行的各項試驗表明,系統的功能、指標均達到了預期的設計目標。

改進后的系統不僅保留原系統所有功能,而且能根據用戶要求擴展部分頻率信號和模擬量信號的顯示,豐富了監控臺的顯示功能。人機界面還可外接打印機等輸出設備,對監測數據進行存儲和管理,可有效的記錄各系統歷史工作狀態。

4 結束語

上述機艙監控系統的研究與改進,成功完成了該系統的技術升級,簡化了硬件系統的結構,對艦船裝備的保障有極大的實際意義。新系統的最大優勢在于完成了模塊化設計的同時,還具備較好的擴展性,為以后機艙現代化改裝打下了基礎,有較好的經濟和軍事效益。

U672

C

1001-8328(2010)05-0052-01

(92330部隊裝備部 韓利昆;4808工廠威海修船廠徐 巍,楊文軍 供稿)