轮机自动化第十七章

1、集大轮机自动化集大轮机自动化 第十七章第十七章 网络型监视与报警系统网络型监视与报警系统 随着随着现场总线现场总线 技术的不断完善，在新造的船舶中，技术的不断完善，在新造的船舶中，越来越多地采用网络型监视与报警系统。越来越多地采用网络型监视与报警系统。网络型监视与网络型监视与报警系统采用现场总线网与以太网相结合的网络结构。报警系统采用现场总线网与以太网相结合的网络结构。现场测控仪表中内置微处理器。多个现场测控仪表通过现场测控仪表中内置微处理器。多个现场测控仪表通过现场总线互连成底层控制网络，通过网关与上层监控计现场总线互连成底层控制网络，通过网关与上层监控计算机之间实现数据传输和信息交换，算机

2、之间实现数据传输和信息交换，上层监控计算机则上层监控计算机则互连成以太局域网互连成以太局域网，实现对机舱设备的集中监视与管理。，实现对机舱设备的集中监视与管理。从而形成从而形成全分布式的全分布式的网络型监视与报警系统。网络型监视与报警系统。集大轮机自动化集大轮机自动化 第一节第一节 DC C20监视与报警系统的结构组成监视与报警系统的结构组成图图19-1-1 DC C 20监视与报警系统的结构框图监视与报警系统的结构框图集大轮机自动化集大轮机自动化 一、分布式处理单元一、分布式处理单元DPU 分布式处理单元分布式处理单元DPU是系统的核心单元，它配备了是系统的核心单元，它配备了CPU和智能化和

3、智能化I/O通信接口，通信接口，DPU实现对机舱设备的参实现对机舱设备的参数监测和过程控制。每种数监测和过程控制。每种DPU具有不同的模拟量或开关具有不同的模拟量或开关量通道数目，以满足不同机舱设备的监视与控制需要。量通道数目，以满足不同机舱设备的监视与控制需要。机舱设备的控制软件和控制参数可从远程操作站机舱设备的控制软件和控制参数可从远程操作站ROS下下载并存储在载并存储在DPU中，通过远程操作站的人机界面，可实中，通过远程操作站的人机界面，可实现对各机舱设备的集中监视与管理。现对各机舱设备的集中监视与管理。 分布式处理单元分布式处理单元DPU分布在机舱各处，一方面作为分布在机舱各处，一方面

4、作为传感器和执行器的传感器和执行器的I/O接口，直接与传感器和执行器相接口，直接与传感器和执行器相连，另一方面通过连，另一方面通过CAN总线与上层网络相连，从而实总线与上层网络相连，从而实现上层网络对机舱设备的监视和控制。现上层网络对机舱设备的监视和控制。集大轮机自动化集大轮机自动化 DC C20监视与报警系统中的监视与报警系统中的DPU模块类型和功能模块类型和功能 模块类型模块类型 功功 能能 RAi-16 16通道模拟量输入模块通道模拟量输入模块 RDi-32 32通道数字量输入模块，触点信号通道数字量输入模块，触点信号 RDi-32A 32通道数字量输入模块通道数字量输入模块 RDo-1

5、6 32通道继电器输出模块通道继电器输出模块 RAo-8 8通道模拟量输出模块，输出信号为通道模拟量输出模块，输出信号为 10V DC 或或020mA DC RAi-10tc 10通道热电偶输入模块，量程为：通道热电偶输入模块，量程为： 50、200、0600 RIO-C1 混合模块，有混合模块，有21个模拟量和数字量输个模拟量和数字量输 入或输出通道入或输出通道 RIO-C2 混合模块，有混合模块，有8个模拟量和数字量输入个模拟量和数字量输入/输出通道输出通道 集大轮机自动化集大轮机自动化 分布式处理单元分布式处理单元DPU具有以下特点：具有以下特点：（1）所有）所有DPU 模块均采用统一的

6、机械和电气设计。模块均采用统一的机械和电气设计。（2）DPU具有参数存储功能，能够独立完成参数的监视、报警和具有参数存储功能，能够独立完成参数的监视、报警和控制。控制。 （3）DPU具有完备的通信功能，配备双具有完备的通信功能，配备双CAN总线接口，总线接口，DPU单元单元之间通过冗余的之间通过冗余的CAN总线进行通信，一个总线进行通信，一个DPU的信号可以被其的信号可以被其他他DPU使用，使用，DPU还配备有还配备有RS422或或RS485串行接口，以便和其串行接口，以便和其他外部设备进行通信。他外部设备进行通信。（4）每个）每个DPU均内置均内置CPU，预先针对不同的监控任务进行编程处，预

7、先针对不同的监控任务进行编程处理，可以在远程操作站理，可以在远程操作站 ROS上对上对DPU进行遥控组态，进行遥控组态，DPU具备具备报警功能、控制功能、安全保护功能等。报警功能、控制功能、安全保护功能等。（5）DPU的电源、的电源、I/O通道与通信总线间的连接采用光电通道与通信总线间的连接采用光电耦合实现电气隔离，若某模块损坏，不会影响电源、通耦合实现电气隔离，若某模块损坏，不会影响电源、通信总线或传感器。信总线或传感器。（6）DPU具有强大的自检功能。在远程操作站具有强大的自检功能。在远程操作站ROS和现和现场操作站场操作站LOS上，可实现对上，可实现对DPU的监视、控制和参数调的监视、控

8、制和参数调整。整。集大轮机自动化集大轮机自动化 二、远程操作站二、远程操作站ROS 远程操作站远程操作站ROS由由PC机、操作控制面板机、操作控制面板OCP、鼠标、显示屏和打印机组成。鼠标、显示屏和打印机组成。ROS通常设置在集通常设置在集控室、驾驶台和甲板舱室。控室、驾驶台和甲板舱室。ROS一方面可以接受一方面可以接受各个各个DPU送来的机舱现场信息，另一方面还能向送来的机舱现场信息，另一方面还能向DPU发送操作指令、控制参数和程序包。发送操作指令、控制参数和程序包。 三、现场操作站三、现场操作站LOS 现场操作站现场操作站LOS用于在机舱现场对各个用于在机舱现场对各个DPU模块进行操作，在

9、模块进行操作，在LOS面板上可以访问挂在同一面板上可以访问挂在同一CAN总线上的任意总线上的任意DPU ，可以查看，可以查看DPU中的过中的过程变量、对程变量、对DPU所监控的设备进行现场操作、参所监控的设备进行现场操作、参数调整和模块自检操作等。数调整和模块自检操作等。集大轮机自动化集大轮机自动化 四、移动式操作站四、移动式操作站MOS 移动式操作站移动式操作站MOS可以方便地实现各种操作可以方便地实现各种操作站功能，站功能，MOS还可用作还可用作LOS、ROS或驾驶台值或驾驶台值班监视系统的显示单元。班监视系统的显示单元。 五、值班呼叫系统五、值班呼叫系统WCS DC C20监视与报警系统

10、在驾驶台和轮机员监视与报警系统在驾驶台和轮机员舱室及公共场所设有延伸报警装置。驾驶台的延舱室及公共场所设有延伸报警装置。驾驶台的延伸报警装置称为伸报警装置称为WBU，而舱室及公共场所延伸，而舱室及公共场所延伸报警装置称为报警装置称为WCU。WBU和和WCU通过通过CAN总总线与线与ROS进行通信连接，形成值班呼叫系统进行通信连接，形成值班呼叫系统WCS。 集大轮机自动化集大轮机自动化 六、网关六、网关 在不同网络类型及不同网段之间需要有一个专门设在不同网络类型及不同网段之间需要有一个专门设施来转换网络之间不同的通信协议或在不同数据格式之施来转换网络之间不同的通信协议或在不同数据格式之间进行数据

11、翻译，这一设施称为网关。在间进行数据翻译，这一设施称为网关。在DC C20系统系统中，共有两种网关，即中，共有两种网关，即系统网关系统网关SGW和和CAN总线双处总线双处理器网段控制器理器网段控制器dPSC。 （1）系统网关）系统网关SGW SGW是是CAN总线网和总线网和Ethernet网之间的网关，实现网之间的网关，实现CAN与与Ethernet两种网络之间的冗余连接，进而实现两种网络之间的冗余连接，进而实现DPU和和ROS之间的双向信息传输。其主要任务是：之间的双向信息传输。其主要任务是： 接受来自于接受来自于CAN总线的信息，对总线的信息，对ROS进行刷新；进行刷新； 管理从管理从RO

12、S发送到发送到DPU或或LOS的操作指令、参数和的操作指令、参数和 程序。程序。 集大轮机自动化集大轮机自动化（2）双处理器网段控制器）双处理器网段控制器dPSC CAN网络网络 最多能支持最多能支持110个节点，即在个节点，即在CAN总线总线 上最多能挂接上最多能挂接110个个DPU 模块。当系统规模模块。当系统规模较大时，往往需要对较大时，往往需要对CAN网络网络 进行扩展，即把进行扩展，即把CAN网络扩展成上下两层，上层叫全局网络扩展成上下两层，上层叫全局CAN总总线线 ，下层称作局部，下层称作局部CAN总线总线 。 dPSC就是用于扩展局部就是用于扩展局部CAN总线的专门设总线的专门设

13、备，一个备，一个dPSC模块共有模块共有4个个CAN网络接口，其中网络接口，其中2个冗余接口连接上层全局个冗余接口连接上层全局CAN总线，另外总线，另外2个个连接下层局部连接下层局部CAN总线。总线。dPSC还提供了还提供了2个个RS422/485串行通信接口，用于连接其他具有数串行通信接口，用于连接其他具有数字通信功能的控制系统或设备字通信功能的控制系统或设备。集大轮机自动化集大轮机自动化 第二节第二节 DC C20监视与报警系统的系统功能监视与报警系统的系统功能 一、监视与报警功能一、监视与报警功能 监视与报警是监视与报警是DC C20系统中最重要的功能之一，系统中最重要的功能之一，这一功

14、能使系统能够对机舱设备的运行状态和参数进行这一功能使系统能够对机舱设备的运行状态和参数进行连续监视，并在发生异常时进行报警。连续监视，并在发生异常时进行报警。 1、模拟量监视和报警、模拟量监视和报警 2、开关量监视和报警、开关量监视和报警 3、报警闭锁、报警闭锁 4、接受其他系统的报警信息、接受其他系统的报警信息 5、报警确认、报警确认 6、柴油机排气温度监视、柴油机排气温度监视 7、历史参数曲线监视、历史参数曲线监视 8、油耗经济性监视、油耗经济性监视 9设备运转计时监视设备运转计时监视集大轮机自动化集大轮机自动化 二、综合控制功能二、综合控制功能 DC C20监视与报警系统除了对机舱设备状

15、监视与报警系统除了对机舱设备状态和参数进行监视和报警之外，还可实现对设备态和参数进行监视和报警之外，还可实现对设备的控制。与设备控制有关的各种数据采集、信号的控制。与设备控制有关的各种数据采集、信号处理和控制功能均由和设备相连的各个处理和控制功能均由和设备相连的各个DPU完成。完成。这一解决方案使得一旦远程操作站这一解决方案使得一旦远程操作站ROS出现故障出现故障时能够确保进行有效的机旁操作。时能够确保进行有效的机旁操作。 1、泵的控制、泵的控制 泵的逻辑控制程序及其起停极限值数据通过泵的逻辑控制程序及其起停极限值数据通过远程操作站远程操作站ROS下载并存放于各个下载并存放于各个DPU。泵的控

16、。泵的控制可在制可在ROS上进行遥控操作。由于程序和数据存上进行遥控操作。由于程序和数据存放于放于DPU，因此即使，因此即使ROS停止运行，也能保证泵停止运行，也能保证泵逻辑控制的正常进行逻辑控制的正常进行 。集大轮机自动化集大轮机自动化 2、阀门遥控、阀门遥控 在在DC C20监视与报警系统中，阀门遥控是监视与报警系统中，阀门遥控是通过通过DPU和和ROS实现的。阀门控制操作程序存放实现的。阀门控制操作程序存放于于DPU内，内，DPU与与ROS进行通信。在进行通信。在ROS中，中，可通过可通过OCP对管路系统中的相应阀门进行操作，对管路系统中的相应阀门进行操作，操作命令传送至机舱现场操作命令

17、传送至机舱现场DPU模块，并通过执行模块，并通过执行机构指挥阀门动作，同时，反映阀门位置的状态机构指挥阀门动作，同时，反映阀门位置的状态信息则通过传感器送至信息则通过传感器送至DPU作为反馈信号。作为反馈信号。 集大轮机自动化集大轮机自动化 3、PID过程反馈控制过程反馈控制 PID控制器是控制器是ROS中一个软件模块，其控制中一个软件模块，其控制规律通过软件算法实现。规律通过软件算法实现。PID软件模块可以下载软件模块可以下载到与控制回路相关的到与控制回路相关的DPU中，这些中，这些DPU通过模拟通过模拟量输入通道输入被控量测量值，在量输入通道输入被控量测量值，在DPU内部与设内部与设定值比

18、较得到偏差，经控制算法计算后，再由模定值比较得到偏差，经控制算法计算后，再由模拟量输出通道送至执行机构，形成闭合的控制回拟量输出通道送至执行机构，形成闭合的控制回路。路。 集大轮机自动化集大轮机自动化 4、辅助设备的控制、辅助设备的控制 若在若在CAN网络上挂接必要的网络上挂接必要的DPU，并配置，并配置相应的软件模块，相应的软件模块，DC C20监视与报警系统还可监视与报警系统还可以实现对辅助设备进行自动控制。来自设备的各以实现对辅助设备进行自动控制。来自设备的各种开关量和模拟量通过种开关量和模拟量通过DPU的输入通道采集，经的输入通道采集，经控制程序处理后，再由输出通道输出开关量信号控制程

19、序处理后，再由输出通道输出开关量信号对设备进行逻辑控制或输出模拟控制量，进行参对设备进行逻辑控制或输出模拟控制量，进行参数反馈控制。数反馈控制。集大轮机自动化集大轮机自动化 第三节第三节 DC C20监视与报警系统的管理维护要点监视与报警系统的管理维护要点 DC C20是一个集监视、报警和控制功能于是一个集监视、报警和控制功能于一体的全微机系统一体的全微机系统。以下仅从远程操作站。以下仅从远程操作站ROS和和分布式处理单元分布式处理单元DPU两个方面简要介绍两个方面简要介绍DC C20监视与报警系统的管理维护要点。监视与报警系统的管理维护要点。 一、远程操作站一、远程操作站ROS管理维护管理维

20、护 1、熟悉系统、熟悉系统 ROS的软件系统具有内建的在线测试和程序的软件系统具有内建的在线测试和程序自诊断功能，只要与自诊断功能，只要与ROS相连的内部或外部设备相连的内部或外部设备出现故障，多数情况都可以在屏幕上显示出故障出现故障，多数情况都可以在屏幕上显示出故障代码。因此，必须熟悉说明书，以便快速查阅故代码。因此，必须熟悉说明书，以便快速查阅故障代码所对应的可能故障原因及其排出方法。障代码所对应的可能故障原因及其排出方法。集大轮机自动化集大轮机自动化 2、定期进行系统测试、定期进行系统测试 每周进行一次系统测试，每周进行一次系统测试， 以确定报警系统正以确定报警系统正常工作、报警打印、声

21、光报警和其他报警指示工常工作、报警打印、声光报警和其他报警指示工作正常。作正常。 3、ROS的系统设置的系统设置 要进行各种系统设置，特别是网络设置和要进行各种系统设置，特别是网络设置和CAN节点设置。为防患于未然，必须对节点设置。为防患于未然，必须对ROS软软件进行必要的备份。件进行必要的备份。 4、ROS停机操作停机操作 说明书规定了严格的停机操作步骤，因此停说明书规定了严格的停机操作步骤，因此停机操作必须严格按照规定的程序进行。机操作必须严格按照规定的程序进行。 集大轮机自动化集大轮机自动化 二、分布式处理单元二、分布式处理单元DPU的管理维护的管理维护 当当DPU模块出现异常时，根据报