项目四案例1-机舱监测报警系统的设计及安装调试

1、案例三 机舱监测报警系统的设计及安装调试一相关知识引导机舱监测系统是船舶自动化的重要组成部分，随着计算机技术的飞速发展，使得计算机在船舶机舱自动化方面的应用越来越广泛。在自动化机舱中，设备的运行状态、运行参数及故障报警状态都能通过监测系统集中在显示屏上，从而帮助轮机员正确地实现对机舱中主、辅机等设备和各系统有效的巡视管理和控制。按照船舶机舱监测系统的发展和结构特点，可将其大致分为三个发展阶段。（1）集中式数字监控系统集中式数字监控系统于上个世纪七、八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高

2、了系统的抗干扰能力。集中式数字监控系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制时机的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降，而且系统造价昂贵，它的发展受到限制，很快就被分布式控制系统所代替。（2）集散型监控系统集散型监控系统，又称分布式控制系统(DCS-Distributed Control System)。它是由数字调节器、PLC 以及多个计算机构成的集中、分散相结合的控制系统。集散型监控系统于上个世纪八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控

3、制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字监控系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。在集散型监控系统中，分布式控制思想的实现得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS 厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通信网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS 与上层Intranet、Internet 信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，实质上成为一种封闭专用的、不具有互操作性的控制系统且造价昂贵。在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放

4、性和降低成本的迫切要求。（3）全分布式监控系统全分布式监控系统又称现场总线控制系统(FCS一Fieldbus Control System)， 它用现场总线这一开放的、具有互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。它的典型特点是数据的传输采用“总线”方式，用智能采集单元在现场一级实现控制系统的采集和就地控制，通过数据传输，借用上位机进行显示和数据记录，由于采用了开放的现场总线通信协议，所以实现了控制设备的互换性和互操作性，使得监控系统、主机遥控系统、电站自动化管理系统等机舱监控子系统之间互连更为方便，资源的共享成了FCS 的主要发展空间，为船舶

5、机舱综合控制信息系统的构建与实现打下了坚实的基础。高速工业以太网的使用，使得信息处理、数据共享成为可能，通过网络将船上的计算机组网连接，使界面更加丰富，信息的处理能力更强大。二. 案例表述某艘远洋航行的沥青船自动化程度高，除机舱系统外还包括货油监测系统，要求能够将信息显示在共同的报警平台上，因此设计采用基于现场总线和以太网的统一监测报警系统，具有报警功能完善、系统自动化程度高、易于安装调试及维护等特点。系统实现的功能包括：检测机舱中主要设备的工作状况，保证机器的安全运行；当设备出现故障时，通过声光组合报警系统，发出声响和闪光报警信号，实现现场实时报警；报警信号被送到机舱、集控室、驾驶室、公共场

6、所及轮机长室、轮机员卧室，通过报警灯、仪表指示、数字显示及打印记录，使值班人员及时有效地采取措施，排除故障。该系统采用分散采集、集中控制方式，将监测数据汇总到集控室进行处理，实现了现场报警、集中报警、数据记录、轮机员呼唤等自动化功能，可有效地替代值班人员，可以实现机舱的无人自动职守；系统以RS-485总线和工业以太网相结合的方式，实现机舱、主配电板、应急发电机以及货油系统的集中监视功能；通过工业以太网，实现了集控室、驾驶室数据共享及延伸报警，满足了船舶航行的需要。该系统主要由监测单元、显示单元、记录单元等构成。（1）监测单元监测单元分为3 个信号采集箱，分别安装于集控室、机舱平台和底舱。信号采

7、集箱里包括一个电源模块、两个通信模块、一个开关量和一个模拟量数据采集模块，检测单元除实现信号检测和数据通信之外，机舱中的采集单元还可以实现机舱的就地声光报警，如参数越限，通过输出接口去控制机舱内声光组合报警灯柱。（2）显示单元显示单元为计算机进行信息反馈显示，安装于集控台和驾控台。记录单元为输出记录打印机，安装于集控台内。机舱平台、底舱和机舱入口处各安装一台声光组合报警灯柱，通过声响和闪光来提醒值班人员。数据采集模块依次采集各监视点的开关量信息和模拟量信息，然后进行信息处理，鉴别被测参数是否越限。同时通过现场总线将信息实时传送到显示单元。当出现故障时，显示单元在显示器上迅速显示故障名称、测量值

8、、报警值等相关信息，并启动故障打印机，自动记录故障设备的名称、内容及其时间。每个监测点连接到安装在不同位置的信号采集箱内，分区域和类别，这样便于敷设电缆和检查线路。（3）显示单元的布置为使值班人员可以在计算机上清楚的查看所需监测设备的工作情况，集控台上安装两台计算机，驾控台上安装一台。各控制台之间通过TCP/IP 网络信号线连接，因此，即可同时在集控室和驾驶室显示各设备的运行情况。通过RS-485 总线，将重要的报警信号分别延伸到集控台和驾控台。（4）故障信号的快速确认本船报警点颇多，在计算机上用鼠标确认报警比较繁琐，因此，在显示器旁安装了一个快速确认按钮，只需要按下这个按钮，就会确认报警，立

9、即消除报警声响。监测报警系统中报警点的调试：（1）开关量报警点开关量报警基本原理是通过电路的通断来判断监测点是否有故障。当在闭合（断开）的情况下，如果电路断开（闭合），那么监测报警系统就会检测到故障， 然后反馈到显示单元进行报警。本船开关量报警点主要是舱柜的液位及污水井的液位，对液位的监测基本都是用浮球装置，水（油）到了某个位置，浮球装置就会发生相应的动作。浮球装置是利用液体的浮力来进行动作，由于调试时不可能在舱柜进油进水的情况下进行，因此可以人为的对浮球位置进行调节， 反馈信号到监测报警系统中，来进行检测。（2）模拟量报警点模拟量包括压力、温度等，相对开关量复杂得多。本船主机、发电机、货油泵

10、模拟量报警点众多，为调试工作增加了难度。温度报警点信号的调试：调试是借助专用的电阻、毫伏、伏、毫安信号发生器进行的，将输出信号接入报警处理单元的输入端，同时将原传感器接线断开。由于本船的温度传感器大多是模拟量信号为4-20mA，因此把仪表调到4-20mA 的档位，根据机舱自动化明细表查出该被测传感器的报警值，在仪表里输入大于、等于、小于该报警值的数值，当接近设定值时进行微调，直至报警。压力报警点信号的调试：本船对压力报警点的调试下了很大的功夫，为了确保压力传感器的灵敏度，逐个对压力传感器进行了实效给压，包括主发电机、主机和货油泵等系统的全部压力传感器。调试中借助一个型号为700PTP1 手压泵进行调试，通过接头与压力传感器连接，给传感器打压，开始时打入的压力必须大于该压力传感器所设定的值，然后微调降压，当降到设定值时，扭紧手压泵的微调旋钮，并稳定在这个值，直到产生报警。调试时手压泵上的压力表要选择合适的量程，使检测