轮机自动化课件 第十七章

第十七章网络型监视与报警系统

随着现场总线技术的不断完善，在新造的船舶中，越来越多地采用网络型监视与报警系统。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。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算机之间实现数据传输和信息交换，上层监控计算机则互连成以太局域网，实现对机舱设备的集中监视与管理。从而形成全分布式的网络型监视与报警系统。集大轮机自动化第一节DCC20监视与报警系统的结构组成图19-1-1

DCC20监视与报警系统的结构框图集大轮机自动化一、分布式处理单元DPU分布式处理单元DPU是系统的核心单元，它配备了CPU和智能化I/O通信接口，DPU实现对机舱设备的参数监测和过程控制。每种DPU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。机舱设备的控制软件和控制参数可从远程操作站ROS下载并存储在DPU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。分布式处理单元DPU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。集大轮机自动化

DCC20监视与报警系统中的DPU模块类型和功能

模块类型功能RAi-1616通道模拟量输入模块RDi-3232通道数字量输入模块，触点信号RDi-32A32通道数字量输入模块RDo-1632通道继电器输出模块RAo-88通道模拟量输出模块，输出信号为±10VDC或0~20mADCRAi-10tc10通道热电偶输入模块，量程为：±50℃、±200℃、0~600℃RIO-C1混合模块，有21个模拟量和数字量输入或输出通道RIO-C2混合模块，有8个模拟量和数字量输入/输出通道

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分布式处理单元DPU具有以下特点：（1）所有DPU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、报警和控制。（3）DPU具有完备的通信功能，配备双CAN总线接口，DPU单元之间通过冗余的CAN总线进行通信，一个DPU的信号可以被其他DPU使用，DPU还配备有RS422或RS485串行接口，以便和其他外部设备进行通信。（4）每个DPU均内置CPU，预先针对不同的监控任务进行编程处理，可以在远程操作站ROS上对DPU进行遥控组态，DPU具备报警功能、控制功能、安全保护功能等。（5）DPU的电源、I/O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、通信总线或传感器。（6）DPU具有强大的自检功能。在远程操作站ROS和现场操作站LOS上，可实现对DPU的监视、控制和参数调整。集大轮机自动化二、远程操作站ROS远程操作站ROS由PC机、操作控制面板OCP、鼠标、显示屏和打印机组成。ROS通常设置在集控室、驾驶台和甲板舱室。ROS一方面可以接受各个DPU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。三、现场操作站LOS

现场操作站LOS用于在机舱现场对各个DPU模块进行操作，在LOS面板上可以访问挂在同一CAN总线上的任意DPU，可以查看DPU中的过程变量、对DPU所监控的设备进行现场操作、参数调整和模块自检操作等。集大轮机自动化四、移动式操作站MOS

移动式操作站MOS可以方便地实现各种操作站功能，MOS还可用作LOS、ROS或驾驶台值班监视系统的显示单元。五、值班呼叫系统WCS

DCC20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。驾驶台的延伸报警装置称为WBU，而舱室及公共场所延伸报警装置称为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。

集大轮机自动化六、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。在DCC20系统中，共有两种网关，即系统网关SGW和CAN总线双处理器网段控制器dPSC。（1）系统网关SGWSGW是CAN总线网和Ethernet网之间的网关，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。其主要任务是：

①接受来自于CAN总线的信息，对ROS进行刷新；②管理从ROS发送到DPU或LOS的操作指令、参数和程序。

集大轮机自动化（2）双处理器网段控制器dPSCCAN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，上层叫全局CAN总线，下层称作局部CAN总线。dPSC就是用于扩展局部CAN总线的专门设备，一个dPSC模块共有4个CAN网络接口，其中2个冗余接口连接上层全局CAN总线，另外2个连接下层局部CAN总线。dPSC还提供了2个RS422/485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。集大轮机自动化

第二节DCC20监视与报警系统的系统功能一、监视与报警功能监视与报警是DCC20系统中最重要的功能之一，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。1、模拟量监视和报警2、开关量监视和报警3、报警闭锁4、接受其他系统的报警信息5、报警确认6、柴油机排气温度监视7、历史参数曲线监视8、油耗经济性监视9．设备运转计时监视集大轮机自动化二、综合控制功能DCC20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DPU完成。这一解决方案使得一旦远程操作站ROS出现故障时能够确保进行有效的机旁操作。1、泵的控制泵的逻辑控制程序及其起停极限值数据通过远程操作站ROS下载并存放于各个DPU。泵的控制可在ROS上进行遥控操作。由于程序和数据存放于DPU，因此即使ROS停止运行，也能保证泵逻辑控制的正常进行。集大轮机自动化2、阀门遥控在DCC20监视与报警系统中，阀门遥控是通过DPU和ROS实现的。阀门控制操作程序存放于DPU内，DPU与ROS进行通信。在ROS中，可通过OCP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DPU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信息则通过传感器送至DPU作为反馈信号。

集大轮机自动化3、PID过程反馈控制PID控制器是ROS中一个软件模块，其控制规律通过软件算法实现。PID软件模块可以下载到与控制回路相关的DPU中，这些DPU通过模拟量输入通道输入被控量测量值，在DPU内部与设定值比较得到偏差，经控制算法计算后，再由模拟量输出通道送至执行机构，形成闭合的控制回路。

集大轮机自动化4、辅助设备的控制

若在CAN网络上挂接必要的DPU，并配置相应的软件模块，DCC20监视与报警系统还可以实现对辅助设备进行自动控制。来自设备的各种开关量和模拟量通过DPU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。集大轮机自动化第三节DCC20监视与报警系统的管理维护要点

DCC20是一个集监视、报警和控制功能于一体的全微机系统。以下仅从远程操作站ROS和分布式处理单元DPU两个方面简要介绍DCC20监视与报警系统的管理维护要点。一、远程操作站ROS管理维护1、熟悉系统ROS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ROS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。集大轮机自动化2、定期进行系统测试每周进行一次系统测试，以确定报警系统正常工作、报警打印、声光报警和其他报警指示工作正常。3、ROS的系统设置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ROS软件进行必要的备份。4、ROS停机操作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。

集大轮机自动化二、分布式处理单元DPU的管理维护当DPU模块出现异常时，根据报警显示信息可确定相应模块所在的物理位置。所有DPU模块均设有5个状态指示灯，根据指示灯的不同状态组合可以分别采取模块断电重启或从ROS对模块进行重新加载等措施，若故障依然存在，则应考虑更换模块。更换DPU模块时需要考虑以下问题：（1）模块更换要按说明书规定的步骤进行，更换完毕要对新模块进行初始化设