輪機(jī)自動(dòng)化課件 第十七章

第十七章網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷完善，在新造的船舶中，越來越多地采用網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)與以太網(wǎng)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表中內(nèi)置微處理器。多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表通過現(xiàn)場(chǎng)總線互連成底層控制網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)關(guān)與上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)則互連成以太局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)艙設(shè)備的集中監(jiān)視與管理。從而形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)。集大輪機(jī)自動(dòng)化第一節(jié)DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖19-1-1

DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖集大輪機(jī)自動(dòng)化一、分布式處理單元DPU分布式處理單元DPU是系統(tǒng)的核心單元，它配備了CPU和智能化I/O通信接口，DPU實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)艙設(shè)備的參數(shù)監(jiān)測(cè)和過程控制。每種DPU具有不同的模擬量或開關(guān)量通道數(shù)目，以滿足不同機(jī)艙設(shè)備的監(jiān)視與控制需要。機(jī)艙設(shè)備的控制軟件和控制參數(shù)可從遠(yuǎn)程操作站ROS下載并存儲(chǔ)在DPU中，通過遠(yuǎn)程操作站的人機(jī)界面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各機(jī)艙設(shè)備的集中監(jiān)視與管理。分布式處理單元DPU分布在機(jī)艙各處，一方面作為傳感器和執(zhí)行器的I/O接口，直接與傳感器和執(zhí)行器相連，另一方面通過CAN總線與上層網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)上層網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)艙設(shè)備的監(jiān)視和控制。集大輪機(jī)自動(dòng)化

DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)中的DPU模塊類型和功能

模塊類型功能RAi-1616通道模擬量輸入模塊RDi-3232通道數(shù)字量輸入模塊，觸點(diǎn)信號(hào)RDi-32A32通道數(shù)字量輸入模塊RDo-1632通道繼電器輸出模塊RAo-88通道模擬量輸出模塊，輸出信號(hào)為±10VDC或0~20mADCRAi-10tc10通道熱電偶輸入模塊，量程為：±50℃、±200℃、0~600℃RIO-C1混合模塊，有21個(gè)模擬量和數(shù)字量輸入或輸出通道RIO-C2混合模塊，有8個(gè)模擬量和數(shù)字量輸入/輸出通道

集大輪機(jī)自動(dòng)化

分布式處理單元DPU具有以下特點(diǎn)：（1）所有DPU模塊均采用統(tǒng)一的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)。（2）DPU具有參數(shù)存儲(chǔ)功能，能夠獨(dú)立完成參數(shù)的監(jiān)視、報(bào)警和控制。（3）DPU具有完備的通信功能，配備雙CAN總線接口，DPU單元之間通過冗余的CAN總線進(jìn)行通信，一個(gè)DPU的信號(hào)可以被其他DPU使用，DPU還配備有RS422或RS485串行接口，以便和其他外部設(shè)備進(jìn)行通信。（4）每個(gè)DPU均內(nèi)置CPU，預(yù)先針對(duì)不同的監(jiān)控任務(wù)進(jìn)行編程處理，可以在遠(yuǎn)程操作站ROS上對(duì)DPU進(jìn)行遙控組態(tài)，DPU具備報(bào)警功能、控制功能、安全保護(hù)功能等。（5）DPU的電源、I/O通道與通信總線間的連接采用光電耦合實(shí)現(xiàn)電氣隔離，若某模塊損壞，不會(huì)影響電源、通信總線或傳感器。（6）DPU具有強(qiáng)大的自檢功能。在遠(yuǎn)程操作站ROS和現(xiàn)場(chǎng)操作站LOS上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)DPU的監(jiān)視、控制和參數(shù)調(diào)整。集大輪機(jī)自動(dòng)化二、遠(yuǎn)程操作站ROS遠(yuǎn)程操作站ROS由PC機(jī)、操作控制面板OCP、鼠標(biāo)、顯示屏和打印機(jī)組成。ROS通常設(shè)置在集控室、駕駛臺(tái)和甲板艙室。ROS一方面可以接受各個(gè)DPU送來的機(jī)艙現(xiàn)場(chǎng)信息，另一方面還能向DPU發(fā)送操作指令、控制參數(shù)和程序包。三、現(xiàn)場(chǎng)操作站LOS

現(xiàn)場(chǎng)操作站LOS用于在機(jī)艙現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)DPU模塊進(jìn)行操作，在LOS面板上可以訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU，可以查看DPU中的過程變量、對(duì)DPU所監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作、參數(shù)調(diào)整和模塊自檢操作等。集大輪機(jī)自動(dòng)化四、移動(dòng)式操作站MOS

移動(dòng)式操作站MOS可以方便地實(shí)現(xiàn)各種操作站功能，MOS還可用作LOS、ROS或駕駛臺(tái)值班監(jiān)視系統(tǒng)的顯示單元。五、值班呼叫系統(tǒng)WCS

DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)在駕駛臺(tái)和輪機(jī)員艙室及公共場(chǎng)所設(shè)有延伸報(bào)警裝置。駕駛臺(tái)的延伸報(bào)警裝置稱為WBU，而艙室及公共場(chǎng)所延伸報(bào)警裝置稱為WCU。WBU和WCU通過CAN總線與ROS進(jìn)行通信連接，形成值班呼叫系統(tǒng)WCS。

集大輪機(jī)自動(dòng)化六、網(wǎng)關(guān)在不同網(wǎng)絡(luò)類型及不同網(wǎng)段之間需要有一個(gè)專門設(shè)施來轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)之間不同的通信協(xié)議或在不同數(shù)據(jù)格式之間進(jìn)行數(shù)據(jù)翻譯，這一設(shè)施稱為網(wǎng)關(guān)。在DCC20系統(tǒng)中，共有兩種網(wǎng)關(guān)，即系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)SGW和CAN總線雙處理器網(wǎng)段控制器dPSC。（1）系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)SGWSGW是CAN總線網(wǎng)和Ethernet網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)CAN與Ethernet兩種網(wǎng)絡(luò)之間的冗余連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DPU和ROS之間的雙向信息傳輸。其主要任務(wù)是：

①接受來自于CAN總線的信息，對(duì)ROS進(jìn)行刷新；②管理從ROS發(fā)送到DPU或LOS的操作指令、參數(shù)和程序。

集大輪機(jī)自動(dòng)化（2）雙處理器網(wǎng)段控制器dPSCCAN網(wǎng)絡(luò)最多能支持110個(gè)節(jié)點(diǎn)，即在CAN總線上最多能掛接110個(gè)DPU模塊。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，往往需要對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，即把CAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成上下兩層，上層叫全局CAN總線，下層稱作局部CAN總線。dPSC就是用于擴(kuò)展局部CAN總線的專門設(shè)備，一個(gè)dPSC模塊共有4個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)接口，其中2個(gè)冗余接口連接上層全局CAN總線，另外2個(gè)連接下層局部CAN總線。dPSC還提供了2個(gè)RS422/485串行通信接口，用于連接其他具有數(shù)字通信功能的控制系統(tǒng)或設(shè)備。集大輪機(jī)自動(dòng)化

第二節(jié)DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的系統(tǒng)功能一、監(jiān)視與報(bào)警功能監(jiān)視與報(bào)警是DCC20系統(tǒng)中最重要的功能之一，這一功能使系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)艙設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，并在發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。1、模擬量監(jiān)視和報(bào)警2、開關(guān)量監(jiān)視和報(bào)警3、報(bào)警閉鎖4、接受其他系統(tǒng)的報(bào)警信息5、報(bào)警確認(rèn)6、柴油機(jī)排氣溫度監(jiān)視7、歷史參數(shù)曲線監(jiān)視8、油耗經(jīng)濟(jì)性監(jiān)視9．設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)監(jiān)視集大輪機(jī)自動(dòng)化二、綜合控制功能DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)艙設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警之外，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。與設(shè)備控制有關(guān)的各種數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和控制功能均由和設(shè)備相連的各個(gè)DPU完成。這一解決方案使得一旦遠(yuǎn)程操作站ROS出現(xiàn)故障時(shí)能夠確保進(jìn)行有效的機(jī)旁操作。1、泵的控制泵的邏輯控制程序及其起停極限值數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程操作站ROS下載并存放于各個(gè)DPU。泵的控制可在ROS上進(jìn)行遙控操作。由于程序和數(shù)據(jù)存放于DPU，因此即使ROS停止運(yùn)行，也能保證泵邏輯控制的正常進(jìn)行。集大輪機(jī)自動(dòng)化2、閥門遙控在DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)中，閥門遙控是通過DPU和ROS實(shí)現(xiàn)的。閥門控制操作程序存放于DPU內(nèi)，DPU與ROS進(jìn)行通信。在ROS中，可通過OCP對(duì)管路系統(tǒng)中的相應(yīng)閥門進(jìn)行操作，操作命令傳送至機(jī)艙現(xiàn)場(chǎng)DPU模塊，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)指揮閥門動(dòng)作，同時(shí)，反映閥門位置的狀態(tài)信息則通過傳感器送至DPU作為反饋信號(hào)。

集大輪機(jī)自動(dòng)化3、PID過程反饋控制PID控制器是ROS中一個(gè)軟件模塊，其控制規(guī)律通過軟件算法實(shí)現(xiàn)。PID軟件模塊可以下載到與控制回路相關(guān)的DPU中，這些DPU通過模擬量輸入通道輸入被控量測(cè)量值，在DPU內(nèi)部與設(shè)定值比較得到偏差，經(jīng)控制算法計(jì)算后，再由模擬量輸出通道送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，形成閉合的控制回路。

集大輪機(jī)自動(dòng)化4、輔助設(shè)備的控制

若在CAN網(wǎng)絡(luò)上掛接必要的DPU，并配置相應(yīng)的軟件模塊，DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。來自設(shè)備的各種開關(guān)量和模擬量通過DPU的輸入通道采集，經(jīng)控制程序處理后，再由輸出通道輸出開關(guān)量信號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行邏輯控制或輸出模擬控制量，進(jìn)行參數(shù)反饋控制。集大輪機(jī)自動(dòng)化第三節(jié)DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的管理維護(hù)要點(diǎn)

DCC20是一個(gè)集監(jiān)視、報(bào)警和控制功能于一體的全微機(jī)系統(tǒng)。以下僅從遠(yuǎn)程操作站ROS和分布式處理單元DPU兩個(gè)方面簡要介紹DCC20監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的管理維護(hù)要點(diǎn)。一、遠(yuǎn)程操作站ROS管理維護(hù)1、熟悉系統(tǒng)ROS的軟件系統(tǒng)具有內(nèi)建的在線測(cè)試和程序自診斷功能，只要與ROS相連的內(nèi)部或外部設(shè)備出現(xiàn)故障，多數(shù)情況都可以在屏幕上顯示出故障代碼。因此，必須熟悉說明書，以便快速查閱故障代碼所對(duì)應(yīng)的可能故障原因及其排出方法。集大輪機(jī)自動(dòng)化2、定期進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試每周進(jìn)行一次系統(tǒng)測(cè)試，以確定報(bào)警系統(tǒng)正常工作、報(bào)警打印、聲光報(bào)警和其他報(bào)警指示工作正常。3、ROS的系統(tǒng)設(shè)置要進(jìn)行各種系統(tǒng)設(shè)置，特別是網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)置。為防患于未然，必須對(duì)ROS軟件進(jìn)行必要的備份。4、ROS停機(jī)操作說明書規(guī)定了嚴(yán)格的停機(jī)操作步驟，因此停機(jī)操作必須嚴(yán)格按照規(guī)定的程序進(jìn)行。

集大輪機(jī)自動(dòng)化二、分布式處理單元DPU的管理維護(hù)當(dāng)DPU模塊出現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)報(bào)警顯示信息可確定相應(yīng)模塊所在的物理位置。所有DPU模塊均設(shè)有5個(gè)狀態(tài)指示燈，根據(jù)指示燈的不同狀態(tài)組合可以分別采取模塊斷電重啟或從ROS對(duì)模塊進(jìn)行重新加載等措施，若故障依然存在，則應(yīng)考慮更換模塊。更換DPU模塊時(shí)需要考慮以下問題：（1）模塊更換要按說明書規(guī)定的步驟進(jìn)行，更換完畢要對(duì)新模塊進(jìn)行初始化設(shè)