测控101201-309小组_林得田__论文作业01[1].doc

Vol.30 No.7 2010.7 船电技术|应用研究OPC技术在船舶机舱测控系统中的应用研究吴晶 叶翠安 卢晓春（广东交通职业技术学院，广州510800）摘 要：为了提高船舶机舱测控系统的高速数据传输性能，降低硬件投入，采用OPC技术结合组态技术服务器所支持的访问机制，构建了船舶机舱测控系统数据处理平台，实现了对机舱现场设备数据信号采集，现场设备管理；阐述了船舶机舱测控系统的结构体系、硬件设计及功能实现方法。关健词：船舶 机舱 OPC技术 测控系统中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1003-4862(2010)07-0005-04 Application of OPC Technique in Marine Engine-roomMeasurement and ControllingWu Jing,Ye Cuian,Lu Xiaochun（Guang Dong Communication Polytechnic,Guangzhou 510800,China）Abstract:In order to improve high-speed data transmission performance of measurement and controlsystem for ship engine room and reduce investment,with OPC technique and the access mechanismsupported by integrating the configuration technology,this paper constructs a data processing platform inthe measurement and control systruryuryuyruyruem in ship engine-room,and realizes the site collection of equipment datain the engine-room as well as the spot management of the equipments.It also introduces the architecture ofthe measurement and control system in ship engine-room,huuiujkghjhgjhgjhjyhjyjhyjjhjfunction.Key words:ship;engine-rooyturuyuyuyuyuym;OPC technique;measurement and control system1. 引言船舶机舱为典型的恶劣环境下的复杂系统，机舱内设施众多，信号数据量大，可变因素较多，过程控制的程度复杂。实现机舱内设施动态技术参数的自动测控对于安全航行有着重要意义，也是实现船舶自动化，无人机舱的保障。收稿日期：2010-02-03基金项目：轮机工程自也有同样动化系统的研究与开发：广东省交通厅科技项目（2006 34）作者简介：吴晶(1974-)，男，博士，副教授，主要研究方向：机电工程与仿真分析目前控制网络的底层设备，不同厂家的设备具有不同的通信机制，底层通信模块接口复杂，不具有开放性、通用性，不利于热点股份大概先进技术的集成及先进控制技术在船舶中的应用。文中采用OPC技术，客户端应用软件作为OPC Client，通过的设计易于技术集成，显著降低集成难度，开发工作量减少，降低了系统的开发成本。随着现代工业的发展，工业现场采用的自动化的仪器仪表种类越来越多，工业现场的数据也逐渐要求从车间级汇入到整个企业信息系同一天一天统中，与企业的上层管理系统结合到一起。图1 OPC客户/服务器关系图OPC（Olefor Proccess Control）是在此背景下产生与发展起来的1。OPC是一套在基于Windows操作平台的工业应用程序之间提供高效的信息集成和多功能的组件对象模型接口标准，它以微软的组件对象模型COM/DCOM/COM+技术为技术基础采用客户/服务器模式（c/s）邹益仁,马增良等.现场总线控制系统的设计和开发M.北京:国防工二姨太业出版社,2003,(1):82-85.。OPC标准优点是：高速的数据传输性能；节省多种采用服务器、硬件驱动的昂贵开销，降低了开发成本；具有开放性，互联性，总之，即插即用。船舶机舱OPC技术测控系统的基本结构如图1所示。机舱集中测控系统是机舱内必不可少的设备，是机舱各设备可靠、安全运行的保证，是机舱自图2机舱测控系统原理图动化的基础。船舶机舱中测量点有时可以高达几百个，有各种各样的物理量，如温度、压力、转速、粘度、流量、水中含油量、油雾浓度、湿度、有功功率、频率、相位以及各种的开关量。既有非电量，又有电量，有很多模拟量，也有不他也同一天少开关量。测控系统除了要对众多参数进行测量显示外、还应进行自动控制、调整、管理等功能，即应具备对数据的进行累计、统计、线形化、各种运算等，对过程的状态、成分、浓度等自动控制，对设备的管理，报警与事件追忆，打印等功能。2. 系统硬件设计2.1. 测控系统的基本结构组成测控系统的总体设计中，采用目前的新技术和标准，整体上主要采用Client/Server结构。如图2所示，基于CAN现场总线的分布式数据采集及控制系统。操作站采用标准工控机（IPC），用可编程序控制器PLC做控制站，OPC服务器作现场设备eye也挺，如传感器、阀门、执行器、PLC和操作站HMI软件间的网关，是用于将生产数据实时传送到操作站HMI和其他显示客户端，构成了OPC技术的船舶机舱实时信息的集成，实现数据的共享，可以与航运企业MES、IPMS（integratedplatfom management system）等信息化系统进行互连。OPC最主要的目标就是实现灵活、高效、方便地获取数据，易于掌握和实施OPC规范接口来读写现场的信息，使得测控系统。2.2. 传感器的选择 机舱设备层设备如同一条特 信号检测采用一体化二线制智能、数显型传感器，信号输出是4-20 mA标准信号。变送器采用优质环氧树酯封装，使用环境温度宽，耐腐蚀，耐振动，可靠性高，结构简化，安装方便；采恶业同业用二线制传输标准信号，两根线既能供电又能同时传输信号，传输距离远，抗干扰能力强，不影响变送器的精度，可减少系统成本，可直接接到二次仪表上显示参数，特别适用于计算机多路数据采集、集中控制系统。 吴树雄主编.船舶轮机自动测控技术M.大连:大连海事大学出版社,2000,（2）：90-93.表 1网络的配置一览表确定通道和类型及个数 系统的网络的规划，系统中数据采集控制点的个数，通道类型，测量变送输出的种类等，如表1所示.依据船舶建造与入级规范的要求，确定测控。3. 系统软件设计 表 2各参数点得编制（部分）3.1 测控系统管理软件平台的建立 系统的软件平台和开发环境是利用北京力控科技公司的监控组态工具软件V6.0，是面向对象的设计环境，具有友好的开发环境、高效的数据处理能力、完善的用户安全管理、良好的开放性等特点。利用其灵活多样的组态方式，进行系统硬件、软件、网络的组态集成3.2 系统冗余的处理 根据机舱监控过程比较复杂，对系统的安全性和容错性要求比较高的特点，由力控软件组成，设计了上位机单网双机冗余系统，设置两台控制上位机，正常情况一台控制，一台备用；备用机实时读取控制机的相关信息，保持程序、数据状态等和控制机保持一致；在控制机故障时，备用机实时切换到控制状态，此时备用机变为控制机，控制机恢复后作为备用机，主从热备机切换时间最小可以为2 s，确保系统安全运行。单网双机冗余的拓扑图见图2。图3测控系统总貌3.3 现场总线设备管理 实现界面显示，报警与事件，管理报表，信号处理，打印系统，设备管理。图3为系统总貌图，表2为各参数点的设置船舶机舱测控系统采取了两个措施。第 一是编制了设备检测周期表，将设备控制信息，运行状态信息及设备制造安装信息等集成对在设备管理系统中，这样有利于有计划、有条理地进行日常维修，保养工作，以尽可能少的人力的尽可能高的效率来确保系统进行的可确性。第二是选用基于HART协议的智能仪表， HART被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协同一天议，其特点是采用FSK移频键控技术，传输数据可调制成4-20 mA模拟信号，使在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信。孙亮清,叶爱兵.OPC技术在集成平台管理系统中的应用J.上海船舶运输科学研究所学报,2007,(1): 00