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高可靠性船用水密门系统
浏览: 发布日期:2017-09-29

  安科瑞 胡烨 先容一种船用水密门系统,阐述主机、控制模块、报警模块、协议转换模块的功能。该系统通过RS485总线进行组网,采用分散控制、集中管理的模块化设计思想,能够就地及远程控制水密门的状态、自动监测系统的各种状态信息,并对系统故障进行实时显示、蜂鸣器报警、记录等功能。提高船舶自动化水平,确保船舶在飞行中的安全性。

  船舶自动化设备是为船舶配套的核心装备之一,包括机舱自动化、飞行自动化、船岸信息一体化、阀门遥控等子系统,其中水密门系统推动了船舶自动的进程和“智能型”船舶的实现[1-2],该系统用于确保船舶在行驶过程中的安全性,其主要负责监测船舱内与水密门相关的动力设备的运行状态和运行参数,可以自动监测设备在运行中发生的故障,并记录保存故障信息,发出声光报警信息[3-4]。本文先容了一种基于RS485总线的水密门系统,该系统可以与船载飞行数据记录仪连接,记录水密门在船舶飞行过程中状态信息,且具有可靠性高、抗干扰能力强、组网灵活、方便扩展、易于等特点。

  本船用水密门系统充分考虑水密门系统的自身的特性,主要从系统安全可靠出发,兼容系统的操作性、性、可扩展性,整个系统采用模块化设计,主要由以下4个部分组成:主机(TPC7062K)、控制模块(AWD16-C)、报警模块(AWD16-A)、协议转换模块(AWD16-V),所有模块通过RS485总线 系统网络结构图

  系统的主机与协议转换模块安装在船舶驾驶室中控操作台内,控制模块与报警模块布署在船舱内水密门现场。控制模块和报警模块通过RS485接口与主机连接,协议转换模块通过RS232接口与主机连接、通过RS485接口与船舶飞行记录仪连接,形成网络系统。每个系统由一个主机、一个协议转换模块、若干个控制模块、若干个报警模块组成,其中每扇水密门配置一个控制模块与一个报警模块。

  主机通过RS485总线周期性读取控制模块与报警模块的状态信息,实时的显示水密门的状态,记录开关门及系统的报警信息,并负责向协议转换模块发送标准的Modbus-RTU协议报文;当协议转换模块接收到主机发送来的报文时,将其转换为VDR报文,然后发送至飞行记录仪中;主机也可控制现场的控制模块,进行远程关门动作。

  系统App设计分为:用C语言编写控制模块、报警模块以及协议转换模块;用脚本语言编写主机。系统工作流程图如图2所示。系统通电后,首先进行初始化,完成初始化后,主机向控制模块、报警模块发送报文,以完成对系统状态的显示、记录及传送,协议转换模块向主机发送查询报文,判断是否需要发送VDR报文。若系统无故障,则正常运行,否则,进行系统进行相应报警。控制模块、报警模块正常工作过程为:首先,采集控制模块及报警模块共16的信号输入,然后对其进行逻辑预算以及关系判断,若不满足报警条件,则继续采集信号,进行逻辑运算;若满足报警条件,相应的继电器输出报警,对应的LED灯则闪烁、点亮或熄灭。报警产生后,可人为消音或在的时间内自动消音;协议转换模块的正常工作过程为:给主机发送查询报文,若回送的报文中有报警及开关门动作信息时,则将读取到的Modbus协议报文为VDR报文格式传送给飞行记录仪。

  主机是水密门系统的重要组成部分,显示器分辨率为800*480、65535色数字线in)宽屏显示,触摸控制、具有良好的人机界面,操作简单,其中人机界面主页如图3所示。该模块主要具有控制水密门闭合、显示水密门当前状态,显示、记录、查询系统报警信息,蜂鸣器报警等功能。其中,报警信息主要包括电源故障、油机电机过载、油压低、油位低、限位开关故障、控制模块故障等。

  图3注:①:水密门状态灯;②:单独关门按钮; ③:水密门三种控制方式(远程总关、本地控制、单独关)按钮;④:蜂鸣器测试按钮、报警消音按钮、报警记录按钮,其中点击报警记录按钮后进入报警记录界面;⑤:系统最新一条报警信息;⑥:语。

  控制模块与报警模块负责现场水密门各种动作控制及系统状态信息的采集,其供电电源为+24VDC,采用RS485通讯,具有6无源干接点、2模拟量输入(可做开关量使用),8继电器干触点输出、触点额定负载,5A/250VAC/30VDC,节点输入常开/常闭类型可设、输入抖动时间及输出延时时间均可设。

  控制模块的输入节点,连接水密门开门按钮、关门按钮、停门按钮、开关门限位开关、油泵压力模拟量输入等;输出继电器,连接开关门液压电磁阀、开关闪光灯及报警响铃、控制模块故障输出等。报警模块的输入节点,连接试验按钮、消音按钮以及电源故障、油机电机过载、油压低、油位低、限位开关故障、控制模块故障等输入报警点。输出继电器,连接报警灯及报警蜂鸣器。

  IEC61162-1-2010 文档中明确的对船载自动设备(AIS)信息采集和处理进行了规范化的阐述,本文使用的VDR通讯协议数据格式如图6所示

  本文先容了一种船用水密门系统的设计,该系统具有的控制模块和报警模块,其优点是可靠性高,实施简单、方便;具有根据不同船型灵活配置,完善的报警显示、故障诊断、故障记录等功能,可以取代传统工控机与PLC构建的自动控制系统。该系统较好的推动了船舶自动化系统的发展,并在国内外实船上得到了较好的应用,从而保障了船舶的飞行安全。

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