結構物滑移裝船控制系統的硬件設計

王煦偉

（天津機電職業技術學院，天津 300131）

平衡控制系統，是以測量控制計算機為主體直接參與被測控對象的檢測、監督和控制，通過檢測裝置、執行機構，與被監調控制的對象共同構成的整體。

本系統中計算機負責對傳感器信號采集數據進行處理，計算艙內液位，進行系統管理如顯示/記錄等，以及船舶參數的分析，檢測環節故障診斷，實現壓排水執行元件的控制。

1 平衡控制系統的信息收集

在大型結構物滑移裝船的過程中，平衡控制系統收集來自液位測量系統的液位信息、傾角傳感器的橫縱傾角、激光測距儀的滑移距離和潮位傳感器的潮位信息進行計算、處理，發出執行信號對線性絞車、壓載泵和壓載艙電磁閥進行控制并顯示結果，遇到意外情況，可以立刻停止拖拉，就地調整。其傳感器的布置圖如圖1。

圖1 傳感器的布置圖

數據采集系統是計算機進行數據收集、原始數據處理的系統，包括液位測量系統、傾角測量傳感器、激光測距儀、潮位傳感器。

2 模數信號的轉換

模數轉換模塊的功能，是將模擬信號轉換為數字信號。檢測現場與計算機的距離較遠，A/D模塊要有適于遠程通信的端口。為保證檢測系統的精確，A/D轉換模塊需有很高的精度，選用美國DGH公司的D5252作為A/D轉換模塊。輸入為4～20 mA電流模擬量，與前面所講的液位傳感器的4～20 mA電流輸出正好匹配，溫度為–25～70℃時，精度不超過1%FS，本身具有零點校正，線性補償，大小模式濾波，輸出的設置和校驗。

RS-232接口、RS-422接口和RS-449接口通常都只用于點對點的通訊系統中，若系統中需要相互通信的節點超過2個時，它們都不能直接滿足要求。

RS-485支持一點對多點的通信。RS-485的電氣標準仍為RS-422標準。RS-485通信接口的信號傳輸是用兩根線之間的電壓來表示邏輯1和0的。因為發送端需要2根線，接收端也需要2根線。由于傳輸線采用了差動信道，所以抗干擾性極好。又由于阻抗低，傳輸踞離可達1200 m。

3 現場總線的通訊設計方案

根據現場采集信號距離計算機較遠且有信號干擾，一臺計算機與多個D5252模塊通訊，采用RS485通訊方式。

采用現場總線的設計方案，將多路傳感器的信號在現場送入D5252巡檢儀，數個D5252巡檢儀輸出的信號，用一路總線輸入到計算機。D5252巡檢儀放在采集現場，距離傳感器距離近，信號傳輸距離短，比較可靠。D5252巡檢儀出來的信號，是經過放大的，且一路信號不易受干擾，傳輸距離遠。這就是采用現場總線的優點。而且采用巡檢儀與計算機構成了集散系統。巡檢儀本身進行數據采集、轉化功能，計算機本身只對采集到的數據進行處理，節省了時間，提高了系統采集速度。

4 執行系統的組成

執行系統由計算機、RS-485通訊接口板、多個D1712 I/O控制模塊、固態繼電器組成。由計算機完成主要信息的處理，然后將執行信號通過現場總線來控制執行機構的動作。

計算機輸入輸出的是數字量，需要信號的轉換后控制電磁閥的動作，本系統采用D1712I/O模塊和計算機相連，完成擴展計算機I/O和信號的通訊。D1712I/O模塊具有多個輸出通道、RS485接口，可以采用以一對多的控制，并能傳輸較遠距離，滿足滑移裝船平衡控制系統的需要。

由于D1712I/O輸出的開關量開路電壓為30 V，而最大電流為100 mA，功率不足以控制電磁閥的通斷，所以采用固態繼電器作為驅動控制。固態繼電器可以將D1712遠程模塊的功率放大，使之與電磁閥的功率匹配。

5 結束語

系統以工控機為控制系統的核心，采用RS485網絡進行通訊，由弦振式應變測量系統、潮位傳感器、激光測距儀等組成數據采集系統。該硬件系統通過驗證，穩定可靠。

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