“育鲲”轮集中监视与报警系统分析报告

“育鲲”轮集中监视与报警系统分析报告

内容摘要

船舶集中监视与报警系统是机舱自动化的重要组成部分，对船舶的安全经济航行有重要的作用。本文主要介绍了大连海事大学“育鲲”轮的集中监视与报警系统的组成和功能。并对系统数据采集单元中的各种传感器进行了详细的分析。分析了开关量信号和模拟量信号报警的流程以及根据报警原理写出了开关量信号和模拟量信号报警的PLC程序。结合在实习期间集中监视与报警系统发生的故障进行了分析和解决并提出了自己的改进意见。

关键字：船舶集中监视与报警系统传感器开关量模拟量

Abstract

Engine room monitoring and alarm system is an important port of automation system,which is very important for the safety of the ship.This passage introduces the base compose and function of the system of "Yukun" and analyses the transducer of the data acquisition module in detailed.And I also analyse the flow diagram of on/of and analog signal alarm and draw the PLC https://www.wendangku.net/doc/8f2530029.html,bining some problems which happened in the period of field work.At last I propose some improvement of the system.

Keywords:Ship Monitoring and alarm system Transducer on/of signal analog signol

目录

1 “育鲲”轮集中监视与报警系统介绍 (1)

1.1 监测报警系统的组成及功能 (1)

1.1.1 监视报警系统的组成 (1)

1.1.2 监视报警系统的功能 (5)

1.2 轮机呼叫与安全系统的组成及功能 (7)

1.2.1 轮机呼叫与安全系统的组成 (7)

1.2.1 轮机呼叫与安全系统的功能 (8)

2 机舱的数据采集 (9)

2.1 机舱常用传感器的种类和原理以及在“育鲲”轮的应用实例 (9)

2.1.1 温度传感器 (9)

2.1.2 压力传感器 (11)

2.1.3 转速传感器 (13)

2.2 变送器 (13)

3 集中监视与报警系统的原理 (14)

3.1 开关量报警信号的原理 (15)

3.2 模拟量报警信号的原理 (18)

4 集中监视与报警系统的故障分析与改进 (20)

4.1 1#发电机U相绕组高温报警故障分析 (20)

4.2 集中监视与报警系统误报警多分析 (21)

4.3 改进 (21)

5 小结 (22)

［参考文献］ (22)

致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

前言

船舶集中监视报警系统是机舱自动化的重要组成部分，其功能是实时、准确、可靠地监视各机电设备的运行状态和参数，并可以对参数进行显示打印，一旦运行的设备发生故障，还会自动的发出声光报警信号。

船舶在正常航行状态下，主机、副机以及为其服务的各个辅助设备的运行参数一直变化。这些参数对轮机员了解设备的运行状况有很重要的作用，根据参数的变化轮机员可以判断设备的运行是否正常以及启停哪些设备。当设备的某些参数超过了设定的极限值，其就会发出声光报警。这不仅可以提前预防故障的发生还可以提高设备故障的判断能力以及缩短排除故障的时间。对船舶的安全经济航行有重要的意义。

对于无人值班的机舱，集中监视与报警系统还可以通过延伸报警板把报警信号延伸到驾驶台、公共场所（如船员餐厅、船员活动室等）、轮机长房间和值班轮机员的住所。从而机舱集中监视报警系统改善了轮机管理人员的工作条件，减轻了劳动强度，及时发现设备的故障，还是实现无人机舱的主要条件。

现代的船舶的自动化和集成化都很高，集中监视与报警系统逐渐成为了远洋船舶的必备设备。

本文就作者在“育鲲”轮实习期间对集中监视与报警系统的了解，对其组成、原理做了简要介绍。并对在实习期间集中监视与报警系统出现的故障进行了分析提出了自己的改进意见。

1 “育鲲”轮集中监视与报警系统介绍

“育鲲”轮集中监视与报警系统为网络型分布式的集中监视报警系统。本系统由两部分组成：监测报警系统、轮机呼叫与安全系统(如图1.1所示)。

监测报警系统主要实现全船重要电气系统的报警信息实时显示，数据监测，报警打印,报警设置，图形监视、历史信息记录以及报警延伸、轮机值班设置等功能。

轮机呼叫与安全系统完成在紧急情况下呼叫轮机员，以及 DeadMan安全报警功能。1.1 监测报警系统的组成及功能

1.1.1 监视报警系统的组成

监测报警系统主要设备如下：监控主机、延伸报警终端、PLC 处理器、I/O 模块、通讯模块、UPS 电源等设备。

上层以太网络由监控主机、PLC 以太网模块、串口/以太网转换设备和以太网交换机组成。中层控制网络由PLC 控制网模块、I/O 模块、通讯模块及PLC 机架组成。PLC 处理器作为连接 2 层网络的枢纽，它是监测报警系统的核心设备。下层设备网络由ModBus或ProfiBus通讯模块与其它控制设备（或系统）连接构成。

现场设备和传感器的数据经AI、DI 采集模块或通讯模块采集，通过ControlNet 网络传送至 PLC 处理器，经由 PLC 处理器适当的运算处理后，再通过 EntherNet 网络传送至监控主机，以声光和图形方式显示给操作人员；同时处理后的报警信息通过 ControlNet 网络传送至各个延伸报警报警终端。

图1.1 “育鲲”轮集中监视报警系统的系统图

监控主机

监控主机安装在集控台左侧，并配有针式打印机和网络打印机各一台。2 台HPWorkstation XW4300 监控主机，各安装一套监控软件，实现监测报警功能；2 台主机功能相同，可同时运行，互为备用。

PLC 处理器

PLC处理器(如图1.2)安装在DPU1采集箱内顶端的2 个机架上。2 个A-B 1756 L55 ControlLogix5555 处理器内有完全一致的 Logix 5000 梯形图程序，通过 A-B 1757-SRM 冗余模块连接，互为备用。PLC 处理器是监测报警系统的核心设备，所有I/O 数据信息均由PLC 处理器进行运算处理和控制。

I/O 模块

所有I/O 模块都通过该模块所在机架的ControlNet 网络模块与PLC 相连接。输入采集模块和开关量输出模块安装在各个DPU 采集箱内，而模拟量输出模块安装在集控台内。

ControlNet 模块

每个 ControlNet 模块安装在各个 DPU 采集箱内，它有 A、B 共 2 个接口，使得整个ControlNet网络为双网冗余，当A 网故障，B 网能够保证系统的稳定运行。每个PLC 处理器所在机架上各有2 个ControlNet 模块，一个与I/O 模块形成数据采集网络，另一个与延伸报警触摸屏（Panel View）构成报警延伸网络，仪表输出机架也在这个网络里。2 个网络互不干扰，各自独立运行与PLC 处理器连接，又都分别是A、B 双网冗余，保证了各自系统的稳定运行。

EntherNet模块

EntherNet 模块安装在DPU1采集站内的2 台处理器机架上，它是连接PLC 处理器和监控主机的纽带，它使得数据信息快速稳定的在二者之间传递。

图1.2 DPU1箱内的PLC、ControlNet、EntherNet等模块

通讯模块

通讯模块分别安装在 DPU1、DPU2、DPU3 采集箱内。通讯模块负责监测报警系统与其它智能设备之间数据连接，它遵循国际通用标准的ModBus 协议或ProfiBus 协议，采用双绞线连接。

EntherNet交换机

以太网交换机安装在集控台内。

以太网交换机为EntherNet 模块设备提供公共连接平台，端口使用情况如下表1：交换机端口号交换机端口号IP 地址

1 1#监控主机192.168.0.1

2 2#监控主机192.168.0.2

3 Moxa 串口/EntherNet 转换模块192.168.0.3

4 HP 网络打印机192.168.0.4

5 集控室延伸报警触摸屏192.168.0.19

6 1#主PLC 192.168.0.120

13 2#备PLC 192.168.0.120

表1：EntherNet网交换机端口使用情况

延伸报警终端

延伸报警终端共 9 个，其具体情况如下表2：

ControlNet 地址安装位置功能

11 驾控台右侧延伸报警提示、驾驶相关报警声光提示

12 轮机长室延伸报警声光提示、轮机员值班设定

13 大管轮室延伸报警声光提示

14 二管轮室延伸报警声光提示

15 三管轮室延伸报警声光提示

16 电机员室延伸报警声光提示

17 高级船员休息室延伸报警声光提示

18 高级船员餐厅延伸报警声光提示

19 集控室延伸报警声光提示

表2：延伸报警终端

软件支持

监控主机安装中文 Windows 2000 Professional （Service Pack 4），应配装Microsoft Office 2003

以上版本，同时需要如下软件：

1）RSLogix 5000（Ver15.01）

应用设备：PLC 1756-L55 ControlLogix5555 Controller

主要功能：信号采集、报警诊断、报警输出、与其它设备或系统数据通讯

2）RSView Eterprice（Ver4.0）

应用设备：监控主机、延伸报警终端

主要功能：数据监测、报警显示、图形监测、数据记录、报警打印、延伸报警显示、教学应用

3）报警监测软件

应用设备：监控主机

主要功能：数据监测、报警显示、图形监测、数据记录、报警打印

1.1.2 监视报警系统的功能

监测报警系统为了实现船舶的安全稳定运行，对全船重要电气设备的运行数据和安全信息进行监测，给各设备系统和人员提供安全保障。

报警显示

报警显示共有列表显示、报警弹出显示和图形显示三种形式，显示数据包括实时数据、报警信息和运行信号。列表显示是系统最主要的监测方式，根据功能不通又可分为自由显示、分组显示和历史记录显示。列表显示的内容主要包括数据通道名称、通道描述、实时数据、单位、功能简码、报警信息、模拟量限值等相关信息，并且通过文字、颜色变化和动态闪烁来表示通道状态。报警弹出显示在屏幕右下角，显示的是最新产生的未被确认的报警，显示内容是报警信息的通道名称、通道描述和报警标签。图形显示在系统或主要设备的工艺原理图上罗列出主要数据。

数据监测

重要电气设备和系统的实时数据，以数字、表针、柱状图等形式显示给监测人员；通过与设定限值的比较，系统将报警信息反馈给监测人员。

报警打印

HP LaserJet 1320n 为网络喷墨式打印机，接入监控主机所在局域网；Epson LQ 300+为针式打印机。打印功能包括报警信息实时自动打印，以及历时数据记录手动打印。

报警记录

报警信息产生后，在记录到打印机的同时，也记录入历史数据库，方便查询、打印。记录内容包括报警日期、时间、确认报警日期、时间、通道名称、描述、报警标签等信息。 图形监视

根据电气设备或其它系统提供的原理图，监测系统以图形的方式，将实时数据、报警信息和运行信号显示给监测人员，其显示简单且直观明了（如图1.3）。