監視與報警系統的應用實例

杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術服務公司,遼寧大連 116001)

監視與報警系統的應用實例

杜興

(杜興大連海安船舶與海洋工程技術服務公司,遼寧大連 116001)

進入20世紀90年代后,隨著現場總線技術的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現場總線作為各個子系統的內部控制網絡,上層網絡采用局域網,形成全分布式的網絡型監控系統。

船舶 監視與報警系統

進入20世紀90年代后,隨著現場總線技術的不斷完善,在新造的船舶中,越來越多地采用現場總線作為各個子系統的內部控制網絡,上層網絡采用局域網,形成全分布式的網絡型監控系統。

本文以kongsberg公司的datachief C20(簡稱DCC20)系統為例介紹網絡型監控與報警系統的結構和功能特點。

1 DCC20監視與報警系統的組成和功能

1.1 DCC20監視與報警系統的組成

DCC20采用CAN現場總線和以太網相結合的網絡結構形式。DCC20監視屯報警系統的主要設備包括：分布式處理單元(DPU)、遠程操作站(ROS)、值班呼叫系統(WCS)以及其他輔助設備。

DPU是采用模塊化設計、具有通信功能的智能化遠程I/O單元,它們分布在機艙各處,一方面作為傳感器和執行器的I/O接口,直接屯傳感器和執行器相連,另一方面通過CAN總線與上層網絡對機艙設備的監視和控制。

ROS是由PC機、操作控制面板OCP、鼠標、顯示屏和打印機組成。ROS通常設置在集控室、駕駛室和甲板艙室,常見的配置是集控室2臺,駕駛室和輪機長房間各1臺,其他艙室是否配置可根據需要而定。

系統中的其他輔助設備包括不間斷電源、以太網集線器、現場操作站LOS和便攜式操作站。LOS用于在機艙現場對各個DPU模塊進行操作,在LOS面板上可以選擇和訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU。

1.2 DCC20監視與報警系統的功能

監視與報警是DCC20最重要的功能之一,這一功能使系統能夠對機艙設備的運行狀態和參數進行連續監測,并在發生異常時進行報警。

(1)高限報警：當監測點參數的測量值高于設定的報警值時發出報警,適用于溫度、轉速和液位等參數。

(2)超高限報警：當監測點參數的測量值高于某一超高限設定值時發出報警,此時系統將發出自動停機指令。

(3)低限報警：當監測點參數的測量值低于設定的報警值時發出報警,適用于溫度、液位等參數。

(4)超低限報警：當監測點參數的測量值低于某一超低限設定值時發出報警,此時系統將發出自動停機指令。

(5)線路故障報警：當輸入線路發生故障,例如傳感器斷線或短路時,系統將發出相應測量點的線路故障報警。

(6)報警鎖閉：在船舶機艙中,有些報警屬于條件報警,當滿足某種特定的條件時,即使監測點的狀態不正常,也不應該發出報警。

早在隆慶四年(1570)，徐渭在給好友、禮部右侍郎諸大綬(1523-1573，字端甫，號南明，紹興山陰人)的《書啟》中就說過：“……每及諸公，相與舉手加額曰：‘虧卻禮部工部’。或添寸燭，不覺屈指再陳云：‘莫忘老張新張。’……蓋明公之撥不肖，如圣眾取經于西極，歷百艱而務了一心；不肖之答明公，如貧僧拜懺于荒庵，有贊嘆而無供養。茲念罔極，何以為情！”[1]1295文中的禮部即禮部侍郎諸大綬，工部即時任工部營繕司主事的陶幼學(1521-1611，字子行，明紹興會稽人)，老張即張天復、新張即張元忭。“不肖之答明公，如貧僧拜懺于荒庵，有贊嘆而無供養”，徐渭在文中表達對這四位同鄉官員救援自己的感激之情。

(7)為避免報警狀態的波動,采用三種技術手段：從報警狀態向正常狀態恢復時設有不靈敏區;對輸入參數設置有可調的濾波因子;報警狀態的觸發和消失均設有延時。

2 DCC20各組成部分介紹

2.1 分布式處理單元DPU

DPU是采用模塊化設計且具有通信功能的智能化遠程I/O單元,所有的監視和自動功能均由這些單元進行最終實施,是DCC20系統的核心組成部分。DPU單元以微處理器為核心,采用單電路板結構。它一方面作為傳感器或執行器的接口,對來自模擬量、開關量傳感器的信號進行處理、監視和報警,或向不同設備輸出模擬量、開關量信號;另一方面,DPU通過雙芯屏蔽電纜或比絞線等連接到雙冗余CAN總線,實現DPU單元之間的互聯以及DPU單元與ROS和LOS之間的數據通信。

按照數據輸入輸出的類型不同,DPU模塊也分為不同的類型,主要有模擬量輸入模塊、熱電偶輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊以及輸入輸出混合模塊等。

（1）所有的DPU模塊均采用統一的機械和電氣設計。

（2）DPU模塊具有參數存儲功能,能夠獨立完成參數的監視、報警和控制。當ROS出現故障時,DPU的工作不受影響。

（3）DPU具有完備的通信功能,支持雙冗余CAN高速多方通信網絡協議,具有CAN網絡狀態、容錯管理功能。

（4）通過ROS,可將用于DPU硬件組態和編程所需的軟件下載到DPU中,并在ROS上對DPU單元進行遙控組態。在更換DPU后需要給新單元下載參數。在ROS和LOS上,可以實現對DPU的監視、控制和參數調整。

（6）具有強大的自檢功能。若DPU、過程總線、電纜或傳感器有故障,則會產生相應的報警信號。

2.2 遠程操作站ROS

遠程操作站是系統的重要組成部分,一個ROS由主計算機,顯示器、打印機、操作控制面板或普通的PC鍵盤和鼠標。在系統的監視與報警控制過程中完成以下任務：

（1）和CAN網絡中的數據采集或控制設備進行雙向數據通信,從DPU收集數據或向DPU傳送指令、數據和程序。

（2）對報警信息進行監控和報警信息的確認功能。

（3）向駕駛臺和輪機員艙室提供延伸報警信息。

（4）在CAN網絡和以太局域網之間起網關的作用。

3 DCC20監視與報警系統的管理維護要點

DCC20是一個集監視報警和控制功能于一體的全微機式系統,不論是進行日常的操作還是進行管理維護,都需要有一定的計算機基礎知識和操作經驗,而且還要熟悉被控對象的控制原理。

對于ROS的維護管理：ROS的軟件系統具有內建的在線測試和程序自診斷功能,只要與ROS相連的內部或外部設備出現故障,多數情況下都可以在屏幕上顯示故障代碼。因此,必須充分熟悉說明書,以便在需要時能夠快速查閱故障代碼所對應的可能的故障原因及其排除方法。還應對系統定期進行系統測試,在某些時候有必要對ROS進行停機。

對于DPU的維護管理：由于所有的DPU模塊均采用統一的金屬外殼密閉式封裝,在內部電路上采用智能化設計,因此不存在任何用戶可維修的部件,也無需任何的跳線設置。若DPU模塊出現異常情況,在對模塊進行斷電重啟或從ROS進行重新加載等措施后,若故障依然存在,則應按說明書規定的步驟更換模塊。

杜興(1983—),男,助理工程師,學士學位。