船舶機艙設備運行數據采集系統的研制

岳鵬

摘 要：在船舶正常航行過程中，其中的主機、發電機和機艙中相關設備的運行參數都在發生著變化，為了更好的對船舶機艙設備運行情況有個全面的了解和掌握，就需要制定一套針對性的機艙自動監控系統，對船舶機艙設備運行數據進行有效的采集，這樣不僅可以有效的了解和掌握整個船舶的動態信息，而且還可以借助無線局域網技術對機艙設備進行遠程集中監控，從而有效的提高了機艙設備的運行效率。

關鍵詞：船舶機艙設備；運行數據；采集系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.022

目前，我國大部分船舶上的機艙都配備了自動監控系統，并且基本上選擇了多微機分層監控系統，其屬于比較典型的集散式監控系統（DCS），能夠實現設備運行數據的有效顯示、報警、監控以及歷史數據存儲等操作，同時其所具備的集中監視、分散控制，可以有效提高設備運行數據采集系統的可靠性和安全性，使船舶機艙設備正常的運行。

1 機艙設備運行數據采集系統的功能和要求

1.1 數據采集系統的基本功能

機艙設備運行數據采集系統一般是借助系統的軟硬件來完成的，其可以確保上位機對相關設備數據的有效采集，但是其所具備的監測報警功能還有待進一步的改進和完善。而數據采集系統的基本功能包括以下幾個方面：

（1）監測列表數據顯示。其一般是借助上位機組態軟件來實現對船舶機艙內相關設備運行數據的有效監控和采集，并且將所有機艙參數借助列表的形式，按照一定的規律呈現出來，主要內容包括了參數的序號、變量名、監測點名稱、上下限值、實際測量值、單位等；（2）人機界面顯示。 其一般是借助儀表和虛擬模型的形式來對機艙內主機、輔機的相關參數進行有效的顯示，如主機的排氣溫度、滑油進機壓力、冷卻水出口溫度及發電機組相關溫度和壓力等參數；（3）報警顯示。船舶機艙設備運行數據采集系統，會把采集到的參數結果和預先設定好的極限值進行對比和分析，當采集數據結果超過了極限值的預定參數，就會把該數據標記為紅色，同時還會有效的現實報警級別及相關的處理情況。

除了上述基本功能外，還有一系列其他方面的擴展功能。其中硬件方面的PLC控制器能夠有效的實現采集模塊的擴展，而且該過程中一般不需要考慮點數不夠現象。同時軟件方面還能夠進一步改進和完善軟件界面、打印模塊、報警記錄生成等功能。

1.2 系統的技術要求

雖然機艙設備運行數據采集系統的設計與運行過程，是在實驗室的條件下進行的，但是在進行系統設計的過程中，還需要盡可能的滿足系統的相關設計要求。對于船舶機艙內部的所有設備，要取得船檢部門的檢驗和船級社的認證，并完成圖紙的審核、設備的組裝和運行測試，從而保證整個系統的正常運行。機艙設備運行數據采集系統中主要的技術規范要求包括以下幾點：（1）正常工作條件下系統的環境條件：溫度控制在0-55℃；當溫度超過了40℃時，將其相對濕度控制在70%，反之當溫度低于40℃時，將其相對濕度控制在95-100%；（2）監測精度：在0-55℃時要保證其監測精度小于±1.5%，而當溫度在10-40℃時，監測精度小于±1.0%；（3）模擬量輸入過程中，當各種測量值大于限值時，則應該發生聲光報警；（4）保護電氣設備的布置及其性能要進行有效的保護，從而當某個部位發生故障時，可以借助保護電路的選擇性作用來實現設備電路的正常運行，從而減少對系統的損害；（5）配備蓄電池作為備用電源，這樣一來當主電源發生問題時，可以及時切換到備用電源，從而保證系統的正常運行。

2 機艙設備運行數據采集系統中的硬件設計

（1）傳感器的類型及要求。在進行系統設計過程中，傳感器的作用是不容忽視的，一般需要將其安裝到被測設備參數的現場，從而對待測設備的物理量變化情況進行有效的檢測和記錄，并以電壓、電流、氣壓、液壓等形式傳輸至相應的采集裝置。通常情況下，傳感器電路可以實現對相關數據的有效放大，從而確保數據遠距離傳輸的準確性。傳感器輸出信號包括模擬量和開關量兩大類，模擬量中的輸出信息一般會隨著時間的變化而變化，如溫度、壓力、流量等。

（2）電纜類型及要求。船舶機艙內部所使用的電纜不僅要滿足相關規范和標準的要求，而且還需要對其成本進行有效的考慮。在《2009鋼質海船入級規范》對電纜的類型及要求進行了相關的規定，其規定，對于可能發生有害蒸汽和凝結水的場所、環境條件差的機器處所等，要求選擇非金屬不透性或金屬不透性護套。數據采集系統一般會選擇船用通信電纜，在選擇的過程中要對線路的耐油、防火、耐腐蝕、抗電磁干擾和防擠壓等性能進行全面的考慮，而且還需要對其線路鋪設的可行性進行考慮。

（3）PLC模塊類型及布置。在進行PLC控制器模塊類型選擇過程中，要根據需求盡可能選擇易于維護、可靠型高和性價比高的PLC控制器，同時還需要將后期的容量擴展和設備維護等因素進行考慮。同時還需要對整個系統的功能和性能要求進行考慮，并按照設計要求進行布置，從而確保系統的正常運行。

3 機艙設備運行數據采集系統的軟件設計

在設備運行數據采集系統中，RSLogix5000應用開發軟件得到了廣泛的應用，其借助創建和管理功能來實現對PLC的組態和編程，并對相關故障進行有效的處理。同時，RSLogix5000軟件中所具有的每個應用程序，都可以開展自動化任務，并對系統統一進行過程、順序、運動和驅動控制系統的開發、編程、組態、調試和運行，不僅可以有效的節約開發成本，而且還能減少停開機時間，對軟件系統進行了有效的優化。

目前，RSLogix5000軟件除了可以提供梯形圖編程外，還可以支持結構化文本、功能塊和順序功能圖編程，并且該軟件項目的創建過程比較簡單，并且支持IEC 61131-3標準編程語言，能夠對繼電器梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結構化文本語言等進行有效的利用，同時還提供了I/O配置模塊對話框、圖形Controller管理器、運動配置工具等功能，確保了系統的正常運行。

4 結束后

機艙設備運行數據采集系統是，船舶機艙信息化建設過程中比較重要的一個環節，而將PLC控制技術引入其中，不僅可以確保系統安全可靠的運行，而且還能夠借助無線局域網絡來實現近距離的網絡通信。同時，數據采集系統設計過程中，要確保硬件結構簡單，系統設計配置靈活，開發周期短，可擴展性能好，從而實現對設備運行數據的實時動態檢測，對其中的故障作出有效的報警，確保船舶機艙設備的正常、高效運行。

參考文獻：

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