船员能方便自修复的船舶自动化系统

1PCC通用可编程采集控制器信息平台—船员能方便自修复的船舶自动化系统常熟市电子仪器厂215500徐绍衡摘要船舶自动化系统是保证船舶安全的重要设备，但当前船舶配套的自动化系统品种繁杂，设备复杂，电子板的品种太多，一旦故障，船员无法自修复，找维修商又不便，使自动化设备不能用，成了摆设，影响了船舶安全。本文提出采用PCC通用可编程采集控制器及PTC通用通讯路由器平台，全船仅一种硬备件，成为船员能方便自修复的自动化系统，彻底解决了船舶自动化设备维修难而影响船舶安全的问题，也提高了船舶自动化系统的性能。关键词：可编程采集控制船员自修复船舶信息平台监控全电脑化一、概述（1）船舶自动化系统是保证船舶安全的重要设备，但当前船舶配套的自动化系统品种繁杂，设备复杂，电子板的品种太多，由于成本高，每种电子板船上无备件，船在世界各地航行，一旦故障，船员无法自修复，找维修商又不便，使自动化设备不能用，成了摆设，影响了船舶安全。这个现象很普遍，解决这个问题是当务之急。如今PCC通用可编程采集控制器由于每个端子均可配各种不同的传感器输入，也可以作开关量和模拟量输出控制，使船舶自动化设备除显示操作电脑外的所有设备仅有一个品种的电子模块，船舶只要备有一个备件，一旦设备故障船员自己插入更换一下，并方便地送入可编程表，设备立即修复（操作电脑通常配有二台以上有冗余），不必找维修商，保证自动化设备的完好。船舶采用PCC通用可编程采集控制器的自动化设备后，彻底解决了故障维修问题，PCC可以保证船舶安全，是革命性的换代产品，是船东优选的品种。（2）PCC通用可编程采集控制器由于通用批量大，采用全自动贴片的国际一流工艺生产，有很高的可靠性，平均无故障间隔MTBF大于5万小时，是船舶必需的。（3）由于PCC通用可编程采集控制器每个端子可靠方便地编程为输出控制，使在电脑屏幕上实现操作控制，除车钟以外完全取消所有的按钮、操作开关和指示灯等设备，监控全部电脑化，并能多处监控，提高了船舶自动化系统的可靠性和机动性，简化了设备，由于PCC单位成本不高于传统设备，易于推广，也达到2006年CCS船舶规范的要求。（4）PCC通用可编程采集控制器在性能上与现有设备相比也高人一等，PCC与以太网船舶信息平台联接，实现高速大容量传送信息，可以有1000台并用，总容量64000点，具有32个VLAN分区，各设备相互独立又能集中监视，操作电脑最多可装1000台，足以满足大中小各类船舶的各种监控设备，可以组成主机遥控、监测报警、电站自动控制、辅机监控、阀门液位监控等等全部船舶自动化设备，性能上也是升级换代的产品。2（5）PCC结构上用国际标准的导轨集装方式，既牢固又方便装拆，外形尺寸为高180mmX宽35mmX深140mm，小巧。使设备平均维修时间指标MTTR小于10分钟。（6）PCC是当前市场上推出的独家专利产品，专利号ZL200722071686.9。（7）为了达到除传感器以外的各种设备互连或串口等老标准设备连接，采用PTC通用通讯路由器，实现无协议和通用化，完善解决信息平台上非传感器信号的采集和控制。二、PCC通用可编程采集控制器的特点（1）PCC通用可编程采集控制器输入采集和输出控制通用：用可编程可以采集各种各样的传感器实时信号；用可编程可以输出开关量和模拟量信号；也可以像PLC那样进行逻辑编程控制和PID控制模式编程控制。使整个平台系统只需一种硬件模块，船上只要有一个备件就可以用拔插更换法修复系统的故障，也就是船员用普通的电工技术能快速自修复船舶自动化系统，保证船舶安全。（2）每个通用可编程采集控制器有64个信息点，通过可编程端口可以输入或输出；结构上用国际标准的导轨集装方式，可以多个集装，方便地装拆；体积小巧，外形尺寸为高180mmX宽35mmX深140mm；面板上有四个20芯扁线插座，用长度可变的扁电缆连接四个16口无源输出输入端子架组件，16口端子直接连接用船用电缆与传感器相连，设一个双口端子提供DC24V传感器隔离电源；面板有二个相同IP地址的TCP网口输出及信号指示灯，供双套冗余网络接口；同时设立二套有双端口的DC24V电源插座及指示灯，冗余设计，有一套电源就能正常工作，通用可编程采集控制器功耗小于3W；打开面板中的小盖，有三位BCD码的旋转设置开关，用以设定本通用可编程采集控制器的机号，即本机IP地址，数字000-999，平台最多可安装1000台通用可编程采集控制器，即平台最大实时数据点为64000个。（3）组件16口的输出输入端子架用国际标准印刷电路板塑料托架组装，用国际标准的导轨集装方式安装，根据船用要求，由可编程采集控制器、16口的输出输入端子架组件、路由器、交换机、传感器隔离电源、绝缘监测单元等组装成256点控制柜与64点控制箱二种标准化结构。（4）组件16口输出输入端子架作为传感器输入时，每个输入口传感器品种由可编程设置为如下八种之一，板上每个输入口的插头也对应插到该品种的位置：1，输入4-20mA；2，PT100热电阻；3，K热电偶；4，开关量；5，PWN脉冲；6，输入0-5V；7，备用；8，备用。（5）组件16口输出输入端子架作为输出时，每八个口设置成一种输出，输出品种由可编程设置，可有如下八个品钟：1，大电流继电器；2，小电流继电器；3，八位D/A，4-20mA；4，十二位D/A，4-20mA；5，输出0-5V；6，PWM脉冲；7，备用；8，备用。（6）组件16口输出输入端子架作为继电器输出时，具有系统调试开关及上电时防止误动作功能。3（7）通用可编程采集控制器作为输入时每点的可编程内容包括：八种传感器之一；输入延时时间；正向与反向输入；输入最小值；输入最大值，比例输入；被某点禁止输入（控制点不限于本机）；被禁止输入时的固定输入值；非线性修正八个表格之一选择（线性，PT100，K等等）；热电偶的冷端修正（修正点不限于本机）；每个点设置一个固定修正值；等等。（8）通用可编程采集控制器作为输出时每点的可编程内容包括：输出种类；输出正反向；与某点与、或、异或逻辑控制输出（控制点不限于本机，在本区2000点内选择）；多点逻辑运算控制（控制点不限于本机）；等等。（9）PID控制模式编程待扩展，目前PID控制模式在操作站电脑中编程实现。三、PTC通用通讯路由器的特点（1）平台系统除传感器执行器外，往往需要连接独立设备或带串口的仪表设备，采用PTC通用通讯路由器连接，采用无协议数据库通信方式，使所有双向通信通用一种路由器，达到船员用普通的电工技术能快速自修复船舶自动化系统，保证船舶安全。（2）PTC通用通讯路由器有二个品种，一种是当其它设备有电脑以太网口时采用以太网口连接进行采集和控制，另一种是当其它仪表设备是单片机时采用96000波特RS485或RS232串行口连接进行采集和控制。其连接方式是其他设备在发十六位实时数据前加一个十六位数据库地址及自校验码即可，任意顺序发送，不需协调和联调，可双向工作。（3）每个路由器只能工作在平台96个VLAN区中的任意一个分区，每个区最多512点，其它区的信息通不过，路由器上设有二位BCD码的旋转设置开关，00-95范围，用以设置工作区。四、采用PCC的平台网络系统构成和应用采用PCC的平台网络系统构成和应用见附图。（1）采用以太网交换机网络平台，其网络传输介质为有线网缆、无线以太网、光纤、卫星以太网、宽带因特网等等，高速，高性能，标准化，有2000个以上节点的大容量。（2）由于16000点的平台只占300KB带宽，通过卫星及因特网，方便地实现船岸一体实时指挥调度系统。（3）实时数据采集控制有三种模式：PCC传感器执行器实时连接；PTC通讯路由器连接；内存内嵌式监控板连接。对实时信息这三种模式已完善。（4）对监控操作电脑的软件连接也有三种模式：组态软件式；VB及VC编程模式；大型数据库监控和管理模式。这三种模式也已全面了。五、结论（1）PCC通用可编程采集控制器平台是采用发明专利的创新技术产品。（2）PCC通用可编程采集控制器是国际PLC技术的网络化改进和发展，学术上有创新，是新一代的PLC技术。4（3）PTC通用通讯路由器无协议数据库通讯创新技术可以取代目前普遍应用的繁琐的RS485、RS232协议通讯，升级换代。（4）PCC平台高速大容量的特点优于国际上仅有的娜威KONGSBERG公司及加拿大的CAE跨国公司的产品，可以在大型工程和石油平台等应用。（5）船员能方便自修复的船舶自动化系统解决了当前船舶自动化设备可靠应用的关键问题，是船东优选的产品，可用于船舶主动力、电站、损管等各种船舶监控系统，是目前其他产品无可竞争的。六、附图5用各种高级语言编制管理/指挥/控制/监视人机对话软件数百毫秒级响应用VB或VC语言数十毫秒级响应编制管理/指挥/控制/监视实时人机对话软件毫秒级响应用INTOUCH或组态王等组态软件编制实时的指挥/控制/监视软件及PLC功能控制最多二万点包括：继电器控制输出D/A4—20mA输出非标信号输出等采集传感器最多六万四千点包括：4—20mA输入；PT100；EU2；开关量等八种传感器。用户自行开发监控显示模拟屏等厂内存嵌入式连接任何需联接平台的以太网设备厂用标准协议的以太网口联接串行设备RS485，RS232等用标准传送协议串口连接系统构架图高速以太网交换机平台软件桥SQL2005Oracle等大型数据库各种电脑并行工作毫秒级数据响应最多可连接2000台以上的电脑内置udboard组件具有VLAN功能要有二个网口网络传输介质有线网缆、无线以太网、光纤、卫星以太网、宽带因特网等等网络传输介质有线网缆、无线以太网、光纤、卫星以太网、宽带因特网等等以太网交换机（最多二千个节点）PCC通用可编程采集控制器64点单元。仅一个品种的标准单元分布各处能完成采集传感器信号及控制输出的全部功能。256点标准采集控制柜内嵌式路由器AutoNet（I）外置式路由器AutoNet（E1）外置式路由器AutoNet（E2）6参考文献[1]刘昭昆：“加拿大海军综合平台管理系统进展综述”中外船舶科技2007年2期[2]徐绍衡：“AutoNet数字信息平台及在舰船上的应用”中国科技发展论坛2004年第三卷中国科学院文献中心[3]徐绍衡：“基于信息平台的船舶监控系统”机电设备（船舶）2007年3期