DCC20网络型监视与报警

网络型监视与报警系统—DATACHIEFC20一、DCC20系统的结构组成

DCC20采用CAN现场总线和以太网（Ethernet）相结合的网络结构形式。硬件组成包括：网络适配器、网关、485通讯接口、远程／遥控操作站、延伸报警装置、值班呼叫系统WCS、分布式处理单元、CAN总线节点。1、分布式处理单元DPU

DPU是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I/O单元，如图所示的RDi32、RDo16、RAi16、RAo8、RAi10tc和C4等。它们分布在机舱各处，一方面作为传感器和执行器的I/O接口，直接与传感器和执行器相连，另一方面通过CAN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。连接DPU和上层网络的CAN总线采用双冗余结构，即具有两套CAN总线，分别标识为CANBus1和CANBus2。这两套CAN总线总是互为热备份，当主用网络出现故障时，备用网络自动切入工作，充分保证系统工作的可靠性。2、远程操作站（遥控操作站）ROS图3-3-1ROS的整体图

ROS由PC机、操作员控制面板OCP（或普通PC机键盘）、鼠标、显示屏和打印机组成，PC机采用WindowsNT操作系统。ROS通常设置在集控室、驾驶室和甲板舱室，常见的配置是集控室2台，驾驶室和轮机长房间各1台，其他舱室是否设置可根据需要而定。其中，集控室的2台是必备的，其他场所为可选安装。各ROS均配置双网卡，形成双冗余的Ethernet网络。集控室的2台ROS还兼有系统网关SGW的功能，使得局域网中的各个ROS能够通过系统网关SGW与CAN总线相连。通过SGW和CAN总线，ROS一方面可以接受各个DPU单元送出的机舱现场信息，另一方面还能向DPU发送操作指令、控制参数和程序包。3、值班呼叫系统WCS

按照无人机舱的基本设计原则，DCC20系统在驾驶室和轮机员舱室及公共场所设有延伸报警装置。驾驶室的延伸报警装置称为WBU，而舱室及公共场所的延伸报警装置则称为WCU。WBU和WCU通过CAN总线与ROS进行通信连接，形成值班呼叫系统WCS。4、其他辅助设备

其他辅助设备包括不间断电源（UPS）、局域网集线器（HUB）、现场操作站（LOS）和便携式操作站（MOS）。

LOS用于在机舱现场对各个DPU模块进行操作，在LOS面板上可以选择和访问挂在同一CAN总线上的任意DPU，例如查看DPU中的过程变量、对所辖设备的现场操作、参数调整和模块自检操作等。

MOS是一个特殊设计的移动式操作站，通过MOS面板可以方便地实现各种操作站功能，可用作LOS、ROS或驾驶台值班监视系统的显示单元。现场操作站（LOS）二、分布式处理单元DPU

分布式处理系统包含：分布式处理单元、机旁／现场操作站、系统网关、移动式调试工具、CAN总线。分布式处理单元DPU以单片机作为微处理器，采用单电路板结构。DPU一方面作为传感器和执行器的接口，直接与传感器和执行器相连，对来自模拟量或开关量传感器的信号进行处理和监视报警，或向不同设备输出模拟量和开关量控制信号。另一方面，DPU通过双芯屏蔽电缆或双绞线等连接到双冗余的CAN总线上，实现DPU单元之间的互联以及DPU单元与ROS和LOS之间的数据通信。ROS通过网络能对DPU的工作状态进行连续监视，并可通过网络向各个DPU下载相应的软件和参数，使得不同的DPU具有相应的不同功能。按照数据输入输出类型的不同，DPU模块也分为不同的类型，主要有模拟量输入模块、热电偶输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块以及输入输出混合模块等。

1、模拟量输入模块（RAi-16）

2、热电偶输入模块（RAi-10tc）

3、模拟量输出模块（RAo-8）

4、开关量输入模块（RDi-32、RDi-32A）

5、开关量输出模块（RDo-16）

6、混合模块（RIO-C1、RIO-C2）

尽管不同DPU的输入输出类型及其功能不同，但它们都有共同的特点，主要特点如下：（l）DPU具有参数储存功能，能够独立完成参数的监视、报警和控制。当ROS出故障时，DPU的工作不受影响。（2）DPU具有完备的通信功能，支持双冗余CAN高速多主通信网络协议，具备CAN网络状态、容错管理功能。DPU单元之间通过冗余的CAN总线进行通信。DPU还配备一个RS-422或RS-485串行接口，以便和其它外部设备进行数据通信。（3）通过遥控操作站ROS，可将用于DPU硬件组态和编程所需的软件下载到DPU中，并在ROS上对DPU单元进行遥控组态。在更换DPU后，需要给新单元下载参数。在遥控操作站ROS和现场操作站LOS上，可以实现对DPU的监视、控制和参数调整。（4）所有的DPU单元均用24VDC电源供电，DPU单元的硬件无需进行设置和调整，所有连接均可即插即用。DPU的电源、通信、I/O通道连接都采用光电隔离。（5）DPU单元带有LED显示（Watchdog、Running、Gen.Inf.、Initializedmodule、Powerpolarity)，并具有强大的自检功能（检查模块内部温度、存储器性能以及CAN总线状态）。若DPU、过程总线、电缆或传感器有故障，则会产生相应的报警信号。

三、网关

DCC20是一个网络型监控系统，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间进行数据翻译，这一设施称为网关。

1、系统网关（SGW）

SGW是CAN总线网和Ethernet网之间的网关，采用双冗余设计，实现CAN与Ethernet两种网络之间的冗余连接，进而实现DPU和ROS之间的双向信息传输。

2、双处理网段控制器dPSC

CAN网络最多能支持110个节点，即在CAN总线上最多能挂接110个DPU模块。当系统规模较大，或者出于某种特殊需要时，往往需要对CAN网络进行扩展，即把CAN网络扩展成上下两层，上层一般叫做全局CAN总线，下层则称作局部CAN总线。dPSC的主要任务是：（1）处理来自于LocalCANBus的信息并将其送往GlobalCANBus，进而通过系统网关SGW供ROS使用；（2）管理由系统网关SGW或ROS发送到LocalCANBus的指令、参数和程序。

四、远程操作站ROS及系统功能

ROS是DCC20系统的重要组成部分，一个ROS由主计算机（MCU）、显示器（VDU）、打印机、操作控制面板（OCP）或普通的PC键盘和鼠标。在系统的监视报警和控制过程中完成以下任务：（1）和CAN网络中的数据采集或控制设备（即DPU）进行双向数据通信，从DPU收集数据或向DPU传送指令、数据和程序；（2）对报警信息进行监控和报警信息的确认功能；（3）向驾驶台和轮机员舱室提供延伸报警信息；（4）在CAN网络和Ethernet局域网之间起网关的作用。系统功能：1、人机交互接口人机交互接口包括输入设备、打印输出和各种显示界面等。主要包括：（1）操作控制面板（OCP）（2）显示界面（3）打印设备2、监视报警功能

（1）模拟量监视和报警模拟量是指那些连续变化的量，例如温度、压力、液位和转速等。具有以下特点：①高限报警②超高限报警，一旦越限主机减速或停车③低限报警，④超低限报警，一旦越限主机减速或停车⑤线路故障报警⑥为避免报警状态的波动，即频繁报警，系统采取了以下三种技术手段：

a．从报警状态向正常状态恢复时设有不灵敏区；

b．对输入参数设置有可调的滤波因子；

c．报警状态的触发和消失均设有延时。

（2）开关量监视和报警

开关量信号的监视和报警功能只监视输入信号的两个状态，即输入点是断开还是闭合。输入信号来自反映设备状态的继电器触点、位置开关、温度开关、液位开关和压力开关等。通过正确调整开关量