监 控 报 警 系 统使用说明书

1、监 控 报 警 系 统使 用 说 明前言随着计算机技术的高速发展和网络技术在各种领域的成功应用，船舶机舱监测系统由原来的常规仪表发展到目前流行现场总线式全分布式系统，并已形成了网络化结构。在船舶运行过程中，为了保障其正常运行，必须对机舱内的各工作部件的运行情况加以实时监控，国内目前有不少船舶装备了机舱监控系统，但大多数是基于RS485或RS422总线的单机监控系统，无法实现系统的冗余，系统的可靠性低，同时没有形成模块化和通用化，无法实现灵活组态。 本系统是在总结了以往机舱监控系统设计、生产、使用经验的基础上，根据船舶机舱监控系统的要求， 专门针对船舶自身的特点，充分利用计算机网络和数据库技术，

2、凭借自主开发组态软件的方法以及先进的设计手段研制的，其主要优点是能够及时发现故障点并及时向操作人员提供报警信息，基于网络的设计使其便于实现系统冗余，系统可靠性高，维护方便，在降低维护成本的同时提高了操作的效率和准确度，保证了船舶的安全运行。目录第一章 监控报警系统概述第一节 监控报警系统组成 第二节 监控报警系统功能第二章 监控报警系统特点第三章 数据采集单元第一节 数据采集单元概述第二节 数据采集单元组成第三节 数据采集单元各部分功能介绍及使用第四章 HCA模块第一节 概述第二节 接口说明第三节 功能介绍及使用第五章 软件操作界面使用与操作第一节 软件操作界面概述第二节 软件操作组成及功能

3、第三节 软件界面各部分操作第六章 总结第一章 监控报警系统概述监控报警系统能够准确可靠地监视机舱内各种动力设备的运行状态以及运行参数。运行设备发生故障时，能自动发出声光报警信号，并可以根据需要打印报警记录。它还能定时地把有关运行报警状态都集中控制室的监视屏上，轮机人员不必到机舱去巡视，就能在集中控制室内了解到所有设备的运行状态以及其参数值，从而可以减轻轮机管理人员的劳动强度，改善工作条件，及时发现设备的运行故障，提高设备运行的可靠性。为此，本文介绍了基于控制的船舶机舱监测系统，并开发了一套组态环境下的监测软件。第一节 监控报警系统组成系统根据客户需要设置两种结构，一种由数据采集系统、HCA模块

4、、工控机组成单服务器监视系统结构，这是监控的主要部分，另一种由数据采集单元、HCA模块、路由器（HUB）、工控机组成双服务器局域网监视系统结构。系统的硬件组成示意图（见图1-1）.图1-1一、单服务器监视系统 系统在机舱监视台配置了1台工控机用于船舶运行参数的采集、处理和显示。工控机的数据采集是通过HCA模块与数据采集系统间通过232协议完成，其中数据采集系统负责信号采集，转换以及信号输入、输出，经由HCA模块与计算机通讯。工控机将所接收到的信号经过处理后存储在数据库中，而发现有故障产生时通过数据采集系统驱动设备控制接口提供的声光报警等措施。二、双服务器局域网监视系统系统分别配置主、备用服务器

5、（工控机）在机舱监视台和客户机（工控机）在驾驶室上。若主服务器出现故障，10秒之后没有自动恢复，备用服务器就会自动启动切换为主服务器进行广播，等维修好出错服务器再启动时为备用服务器，这样，使系统性能更加稳定。系统采用以太网结构，基于TCP/IP协议实现服务器与客户机进行数据通讯，最多允许连接的客户机数达到255个，为实现机舱与驾驶室之间数据通讯提供了技术支持。数据采集系统（下位机）通过HCA模块将采集到的数据信号传递到服务器（HMI系统）中。服务器（HMI系统）在接受这些信息后，以适当的形式如声音、图形、图像等方式显示给用户，以达到监视的目的，同时数据经过处理后，告知用户设备各种参数的状态（报

6、警、正常、报警恢复），这些处理的数据保存到数据库中，以太网中的计算机可以通过此系统根据我们的需要从数据库查询历史数据；服务器（HMI系统）还可以接受操作人员的指示，将控制信号发送到数据采集系统（下位机）中，以达到控制的目的。第二节 监控报警系统功能系统在硬件上采用两种结构，一种是单服务监控系统，可以较好克服因数据传输距离远近而引起的干扰，主要进行机舱集中监控；系统在双服务器局域网监控系统，具有响应速度快，性能稳定等优点，提高系统可靠性和灵活性。 系统在软件上基于自主开发组态监控软件实现图形化监控，具有直观、醒目、可操作性好的人机界面。一方面，可以实时显示船舶各部件的运行情况，即直观形象有符合轮

7、机人员的视觉习惯。同时，对故障提供实时报警功能，发现报警信息时将保存到数据库中。重要参数可根据用户需求进行设置，采用事件驱动打印多种报表。另一方面，系统实现历史数据和报警信息的数据库存储以及对数据库的查询、打印功能。服务器可以控制数据库的存储、修改，而客户机只能查询主服务器中的数据库数据。初始化时，将船舶各部件的所有运行参数保存到本服务器的数据库中，供局域网的所有计算机查询使用。第二章 监控报警系统特点 监控报警系统具有新一代一体化船用监控系统的技术特征1、一体化：监测、报警、控制集成于一个系统架构下；2、网络化：实现分级分布式结构；3、分散化：模块可以灵活分散布置；4、先进性：系统体现了21

8、世纪的电子产品的技术水平；5、冗余：系统应具有实现全冗余的能力，允许用户根据需要选择网络冗余直至模块（通讯模块、电源模块）冗余的配置；6、全隔离：外电源与系统内部电路隔离，现场信号与内部电路隔离；7、可靠性：符合船级规范；8、可维护性：功能模块具有在线自诊断能力，并有状态指示；模块可以在线维护，并支持即插即用；应可以集中进行全系统至模块级故障诊断及状态显示。第三章 数据采集单元数据采集单元（Data Acquisition Unit-DAU）简称为下位机。它用于测量机舱的各种参数进行显示及越限报警，如图3-1所示。这种系统利用上位机对机舱运行状态的各种参数进行巡回检测、处理、记录、显示以及参数

9、越限报警，提供轮机员参考、分析运行过程进展趋势。随着计算机技术发展，为充分利用计算机资源，这种数据采集系统是在特定的场合下应用，例如：作为主计算机的重要组成部分，在主计算机的指挥下，定期采集运行过程的参数。第一节 数据采集单元概述数据采集单元采用模块分布式数据采集模块，该系列数据采集设备特别适合于网络连接,局域网中的计算机可以直接通过HCA模块上的以CAN接口访问所采集到的数据,而无需在网络与数据采集系统之间加上其它的转换器(数据采集流程见图3-1)。图3-1传感器设备是测量、监控的关键,根据所测数据类型的不同,支持多种传感器,其中包括测量发电机电压、电流以及各种气压、水压、油压的传感器,它们

10、所提供的420mA工业标准电流信号;另外还包括采集各种温度、压力、液位所用的传感器,包括热电阻、热电耦、压力传感器、液位传感器等。这些传感器所输出的模拟量经过A/D 转换写入特定寄存器中,局域网中的计算机可以通过调用模块所提供的动态链接库程序,访问模块的接口,读取所采样的数据。对于开关量的数据,本单元支持开关量的输入/输出,数据的读取与输出同样可以通过调用动态链接库程序实现,第二节 数据采集单元组成一、数据采集系统组成数据采集系统是由开关量采集、模拟量仪表、开关量输出模块及开关量报警灯板组成。1、开关量采集模块开关量采集模块需完成的功能不仅是实时数据采集，而且还要对实时数据进行处理，以减轻上下

11、位机的通讯量和上位机程序的负担。由于运行人员虽然关心现场信号的表示状态，但更关心的是表示状态的变化及变化的时间，所以，通讯程序只需要将发生变化的信号传送上位机。但是，开关量不可能分别一个一个比较每路开关量的状态，因为这样势必消耗CPU的占用率，为此，我们将采集到的72点（开关量信号分为3块存放，每块24个点，可根据需要适当增减），PIC采集程序只需要将每次采集到的实时数据与历时数据进行比较，找到信号发生变化的块，然后将信号发生变化块的信息一起通过通讯程序传输给上位机。2、模拟量仪表监测报警系统需监测的模拟量种类多、数量大、安全可靠性要求高，对于多路模拟量的采集，不可能一路模拟量对应一路A/D转

12、换模块，因此我们采用多路模拟开关对模拟量进行采集，还要将采集到的数据进行越限报警判断，若出现参数越限，则越限报警灯闪烁，并且延伸。为了提高监控系统的抗干扰和可靠性，避免监控系统在调试和运行中由于误操作对模块影响，我们对所有的模拟量信号都通过光电隔离传输。 3、开关量输出模块开关量输出模块采用CAN总线通讯接口，符合CAN2.0B协议规范。模块在工作时，将输入的无源触点信号经过处理后，通过CAN总线通讯将采集到开关量信号状态传送到该模块中，使得引出触点延伸到驾控台或VDR接口延伸报警。4、开关量报警灯板开关量报警灯板是针对开关量、模拟量信号和其它模块信号进行报警显示，利用CAN总线传输数据，并且

13、具备RS485、CAN通讯口便于和控制计算机连接，检测设备工作状态。第三节 数据采集单元各部分功能介绍及使用一、开关量采集模块1、概述24通道开关量采集模块是对开关量信号进行采集，并通过CAN或485线显示在计算机上，监控所有开关量的状态。2、型号HKC 24通道开关量采集模块3、主要性能 供电电源：24V30 输入类型：开关量信号 输入通道数量：24路 环境温度：0+55 消耗电流：500mA 接口：CAN2.0B和RS485接口, 二线制 报警方式：开路、闭路报警可设定 体积：170(L)*148(H)*30(B)4.功能说明图3-224通道开关量采集模块设有24通道指示灯、电源指示灯和C

14、AN指示灯，各个指示灯作用如下： 24通道指示灯：模块所对应的报警点，出现故障时，该模块所对应的通道灯亮。 电源指示灯：模块通电后灯亮，亮表示模块进入正常工作状态，若不亮，表明电源或模块出现故障。 CAN指示灯：是通讯指示灯，模块通电后指示灯闪烁， 则表示该模块在进行通讯。5、接线图 模块引脚示意图图3-3 模块原理接线连接说明如图3-4所示，将若干开关量采集模块的通讯端口与开关量报警灯板连接，则可以在开关量报警灯板上读取开关量信号，并且产生开关量报警信号能够得到及时处理。另外，485和CAN线必须要双绞屏蔽线连接，抑制干扰的产生。图3-4二、模拟量仪表模拟量仪表包括12通道温度仪表、12通道

15、压力仪表及12通道液位仪表。下文为各仪表功能及使用。1、12通道温度显示仪表 概述 本仪表是为12通道PT100铂电阻温度传感器输入，接线方式采用三线制，能够有效的补偿接线电阻误差，自动校正，长时间工作无飘移误差，可设定温度上限输出，具有计算机通讯口。 型号HWD温度显示仪（） 主要性能 供电电源： 24V30 输入类型：PT100 输入通道数：12路 环境温度：0+55 消耗电流：500mA 综合精度：0.5 %FS 接口：CAN2.0B和RS485接口, 二线制 报警输出：无源触点 体积：190(L)*170(H)*100 功能说明 本仪表设有显示窗口、报警指示灯、上调、下调和消音的功能，

16、如下所述：图3-5 显示窗口：显示1-12路中被测传感器的温度值 报警指示灯：显示报警状态，其中温度可以设置上限报警，若某一路模拟量高于本路的报警值，则该路的发光二极管将闪亮，同时报警继电器触点接通。这时按“消音键”，发光二极管将从闪光变平光，报警继电器触点断开。 上调、下调：是进行参数的设定，它们分别为增与减参数值，其中上调、下调按住不松具有连击功能，会快速进行相应的参数设定。 消音：既在设定状态作为确认键，也在报警时复位继电器输出。 接线图（见图3-6） 图3-62、12通道压力显示仪说明 概述 HYL仪表是为12通道420mA压力传感器输入，接线方式常采用两线制，自动校正，长时间工作无漂

17、移误差，可设定上、下限报警输出，设有计算机通讯口。 型号HYL压力仪表 主要性能 供电电源： 24V30 输入类型：4-20mA 输入通道数：12路 环境温度：0+55 消耗电流：500mA 综合精度：0.5 %FS 接口：CAN2.0B和RS485接口, 二线制 报警输出：无源触点 体积：190(L)*170(H)*100 功能说明图3-7 本仪表设有显示窗口、报警指示灯、上调、下调和消音的功能，如下所述： 显示窗口：显示1-12路中被测温度模拟量值 报警指示灯：显示报警状态，其中压力可以设置上、下限报警，若某一路模拟量高于或低于本路的报警值，则该路的发光二极管将闪亮，同时报警继电器触点接通

18、。这时按 “消音键”，发光二极管将从闪光变平光，报警继电器触点断开。 上调、下调：是进行参数的设定，它们分别为增与减参数值，其中上调、下调按住不松具有连击功能，会快速进行相应的参数设定。 消音：既在设定状态作为确认键，也在报警时复位继电器输出。 接线图仪表与传感器接线图（见图3-8） 图3-83、 12通道液位显示仪说明 概述 本仪表是为12 通道液位420mA液位传感器输入，自动校正，长时间工作无漂移误差，可设定上、下限报警输出，设有计算机通讯口。 型号HYW液位仪表（M） 主要性能 供电电源： 24V30 输入类型：4-20mA 输入通道数：12路 环境温度：0+55 消耗电流：500mA

19、 综合精度：0.5 %FS 接口：CAN2.0B和RS485接口, 二线制 报警输出：无源触点 报警输出负载电流：AC220V1A或者DC24V1A 体积：190(L)*170(H)*100 功能说明图3-9 本仪表设有显示窗口、报警指示灯、上调、下调和消音的功能，如下所述： 显示窗口：显示1-12路中被测温度模拟量值。 报警指示灯：显示报警状态，其中压力可以设置上、下限报警，若某一路模拟量高于或低于本路的报警值，则该路的发光二极管将闪亮，同时报警继电器触点接通。这时按 “消音键”，发光二极管将从闪光变平光，报警继电器触点断开。 上调、下调：是进行参数的设定，它们分别为增与减参数值，其中上调、

20、下调按住不松具有连击功能，会快速进行相应的参数设定。 消音：既在设定状态作为确认键，也在报警时复位继电器输出。 接线图（图3-10）图3-10三、开关量输出模块1、 概述HJS输出模块是对应报警点延伸报警信号（无源触点）到驾控台、货控台或VDR接口报警，模块用16路继电器输出，并用CAN线与其他模块进行通讯。该模块输出稳定，现场安装和调试简单，能满足各系统中对设备的控制要求。2、 型号HJS 16通道继电器输出模块3、主要性能 供电电源：24V30 输入通道数量： 16路 环境温度：0+55 消耗电流：500mA（所有报警灯点亮时） 触点容量：AC： 220V/9A DC：30V/3A 接口：

21、CAN2.0B和RS485接口, 二线制 报警输出：一副常开、常闭触点 报警输出负载电流：AC220V5A或DC24V10A 体积：170(L)*148(H)*30(B)4、功能说明HJS输出模块设有16通道指示灯、电源指示灯和CAN指示灯（见图3-11），各个指示灯作用如下：图3-11 16通道指示灯：模块所延伸出来的触点（一副常开和常闭触点），若出现故障时，则该模块的常开触点闭合，对应通道指示灯亮。 电源指示灯：模块通电后灯亮，亮表示模块进入正常工作状态，若不亮，表示电源或模块出现故障。 CAN指示灯：是通讯指示灯，模块通电后指示灯闪烁， 则表明模块在进行通讯。5、接线图（见图3-12）

22、模块引脚示意图图3-12 模块原理接线连接说明如图3-13所示，将该模块与开关量采集模块的电源线以及通信端口相连，并将HJS模块延伸的一副常开/常闭触点到指定地点进行报警。 图3-13四、开关量报警灯板1、 概述HBJ开关量报警灯板是由开关量采集模块、模拟量仪表及开关量输出模块通过CAN _BUS和RS485双总线冗余系统组建成智能网络，采用积木式组网结构，可以任意组合和增减报警点。2、 型号 HBJ开关量报警灯板3、主要性能 供电电源：24V30 输入类型：开关量信号、模拟量信号 最多显示报警点：1-256点 环境温度：0+55 消耗电流：500mA（所有报警灯点亮时） 接口：CAN2.0B

23、和RS485接口, 二线制 显示刷新时间：0.5S 报警输出：1路无源常开，可以通过继电器输出模块扩展为1256点报警输出。 报警输出负载电流：AC220V1A或DC24V1A 体积：300(L)*340(H) 4、功能说明 HBJ开关量报警灯板上设有试验、消音、报警蜂鸣器、报警状态指示灯功能，如下所述； 图3-14 试验按钮：在正常工作状态，按下此键，所有指示灯闪烁显示，蜂鸣器发声 消音按钮：若出现报警时复位继电器输出，按下消音按钮， 蜂鸣器则消音并且将灯光闪烁转换为平光。 报警蜂鸣器；出现开关量、模拟量报警信号时，则蜂鸣器响。 报警状态指示灯：开关量、模拟量的信号工作时产生报警状态显示出的

24、指示灯。5、接线图 引脚示意图（见图3-15）图3-15第四章 HCA模块第一节 概述CAN总线属于总线式串行通信网络,同一般通信总线相比,具有突出的可靠性,实时性,灵活性,可以多主从方式工作,网络上的任意节点均可向其他节点发送信息;节点信息系统实时性分成不同的优先级。第二节 接口说明HCA模块接入CAN总线就可与上位机进行通讯，为了能将CAN总线信号转换为上位机主机所接受的信号以建立通讯。1、 使用上位机的RS-232接口：可选用本公司的CAN232通讯转换模块，型号为CAN转232模块，其中模块的一侧是RS-232接口，连接到主机（计算机）的接口上。模块的另两端是接入电源和CAN接口，连接

25、到CAN总线上，可以通过这个模块建立计算机与CAN总线通讯口。2、 使用485接口：可选用本公司的CAN232通讯转换模块，型号为CAN转485模块，其中模块的一侧是485接口，连接到主机（工控机）的接口上。模块另两端是接入电源和CAN接口，用CAN连接其他模块。第三节 功能介绍及使用1、 HCA型号HCA型号分为HCA-01和HCA-02模块两种。2、 HCA-01模块说明HCA-01模块双向进行传输:1、RS232发向CAN，2、CAN发向RS232 RS232发向CANPC机将待发送的数据以CAN2.0帧格式构成,每帧加上帧头(STX)和校验(SUM)从RS232口发到转换模块HCA的R

26、S-232口。HCA模块即将接收到的数据由CAN接口至CAN总线。 CAN发向RS232CAN232将从CAN口接收到的数据加上帧头和校验和发到计算机上的RS-232口。PC机将接受的数据去掉帧头和校验和即将得到CAN节点发送的有效的一帧符合CAN2.0的数据。3、 HCA接线图（见图4-1）图4-1第五章 软件操作界面使用与操作第一节 软件操作界面组成运行此软件会出出如下操作界面（图5-1）： 图5-1软件操作界面分为如下几个部分：1. 标题栏2. 菜单栏3. 报警页面显示窗口4. 控制面板5. 工作状态栏6. CAN通讯故障显示第二节 软件的操作界面各部分功能介绍及使用一、标题栏标题栏由图

27、标、软件名称、页面名称、最小化按钮、最大化按钮、关闭按钮组成。（见图5-2）图5-2二、菜单栏 菜单栏由文件、视图、模式、设置、页面、报警、帮助、最大化、最小化及关闭按钮组成，（见图5-3）图5-31、文件文件主要由数据对象管理、数据对象观察、打开曲线查询、历史数据管理、运行信息观察、中英文切换及退出组成。（见图5-4） 图5-41.1数据对象管理： 数据对象管理根据不同的用户提供不同的使用权限来管理数据。 用户的分类 数据对象管理用户一般分为Provider、admin、user，如下所述：a、Provider代表厂家可以修改、添加、删除数据；默认密码hxhxb、Admin可以修改数据；默认

28、密码hxc、User只能观察数据；默认密码 用户密码的修改出厂时用户的密码是默认，但用户可以根据自己的需要来修改用户密码。（见图5-5）图5-5 数据对象管理工具界面通过用户验证完后进入数据对象管理工具界面：（见图5-6）图5-6数据对象管理工具界面分为五个设置页面，分别为AI（模拟量输入）、KI（开关量输入）、AO（模拟量输出）、KO（开关量输出）、INNER（中间变量）。以下各项所述：a、AI（模拟量输入）：DAU（下位机）通过HCA模块传入工控机中模拟量数据。在“数据对象”下拉列表框中选择所需要修改的模拟量变量，然后单击“修改”按钮，就可以修改该变量的报警方式、偏差报警设置、模拟量单位、

29、数据名称、报警值（报警值只在报警方式复选框选择后有效）等。参数设置完成后单击“保存”按钮会弹出提示对话框，单击“确定”按钮确认。b、KI（开关量输入）：DAU（下位机）通过HCA模块传入工控机的开关量数据。在“数据对象”下拉列表框中选择修改的开关量变量，然后单击“修改”按钮，就可以修改该变量的报警设定、报警延时、数据名称等参数。参数设置完成后单击“保存”按钮会弹出提示对话框，单击“YES”按钮确认修改。c、AO（模拟量输出）：工控机将模拟量数据通过中间模块传入到下位机。d、KO（开关量输出）：工控机将开关量数据通过中间模块传入到下位机。E、INNER（中间变量）：可以修改中间变量的表达式。数据

30、检索：在“类型“下拉列表框中可以在AI、KI、AO、KO、INNER中选择，然后按照设定的范围进行检索，然后可以在检索出来的数据中选择所需要修改的数据双击按上面说明进行参数修改。1.2 实时数据查询：数据对象观察根据不同的用户提供不同的使用权限来管理数据，此功能是在运行状态下用来观察模拟量数据对象的数据变化（见图5-7 ）图5-7 报警数据页面 单击Analog Alarm或Digital Alarm页面时，如图5-16图5-16a、打印历史报警数据 在报警数据表格显示区线右击弹出如下快捷菜单，选择“Print Alarm Records”来打印报警数据。如图5-17图5-17曲线打印： 右击

31、曲线显示区域弹出如下快捷菜单，可以把当前曲线打印出来或保存为（.wmf、.bmp、.emf）图片格式 数据进程页面当选择Data Process页面时，如图5-18： 图5-18在此页面可以删除模拟量、开关量历史数据和报警数据，便于使主服务器和备用服务器数据库同步。密码为数据库密码：1-5 运行信息观察 运行信息观察是根据admin及provider用户的有权限给管理员调试程序的，用以查看上位机程序数据处理信息进程及实时数据字符串的变化。（见图5-19 ）图5-191-6 中英文切换点击后，页面中的文字信息进行中文和英文的互换。1-7 退出点击退出程序2、视图：监测报警事件的发生。 视图包含显

32、示控制面板和显示报警窗口，（见图5-20）图5-20 显示控制面板：是否显示图5-20中控制面板 显示报警窗口：点击后显示报警事件，如图5-21 图5-21清除：删除页面中的所有报警事件，打印：连接打印机，打印页面所有的报价事件报警深度：指页面中所能够显示的报警个数，双击报警事件中的一个报警对象，将会跳出该报警的历史记录（如图5-22），可以方便的查询该报警的历史信息。图5-223、模式：选择该软件的运行方式4、设置 历史数据周期 历史数据周期：历史数据时间每隔多少秒在数据库内存储一次。其中时间设置越短对计算机的性能要求就越高，一般保持默认状态。（见图5-23）图5-23（2）自动显示报警当程序处于自动显示报警时，有报警发生或消失时，将会自动弹出报警时间对话框；当程序处于不自动显示报警时，有报警发生或消失时，不会自动弹出报警时间对话框，必须在视图中选择显示报警窗口（3）打印设置点击打印设置，跳出如下对话框选项（图5-24） 图5-24选择自动打