组态软件在机舱监测报警系统中的应用(共33页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专科毕业设计(论文)设计题目:组态软件在机舱监测报警系统中的应用 系 部: 电气工程系 专 业: 电气自动化(工企方向) 班 级: 工企 姓 名: 王琼 学 号: 8 指导教师: 马建峰 职 称 讲师 2012年6月 南京 摘要机舱监测报警系统是船舶自动化的一个重要组成部分,它直接影响到船舶的安全和船舶营运的经济效益。随着计算机技术、自动控制技术和信息技术的发展,现代化船舶的自动化程度越来越高。鉴于目前我国建造的大部分船舶中的自动监控系统采用国外产品的情况,因此,开展国内先进的网络型机舱监测报警系统的研究具有非常重要的意义。本文首先介绍了机舱监测报警系统的发展、总体结
2、构、功能、工作原理以及下位机PLC报警信号的采集过程。最后介绍Advantech WebAccess组态软件在机舱监测报警系统的应用以及上位机图形显示组态监控系统情况分别做了详细的介绍。关键词 机舱监测报警系统 组态软件 监控AbstractRoom Monitoring Alarm System automation is important component in the automation of the ship, it directly affects the economic benefits of the safety of the ship and the operation
3、 of the ship. With the development of computer technology , Automatic control technology and information technology ,the modernization of the ships automated ships increasingly high degree of automation. In view of the automatic monitoring system in most of the ships built by the China foreign produ
4、cts, Therefore , to carry out advanced network cabin monitoring alarm system of the study has very important significance. This paper first introduces the application of Advantech WebAccess configuration software in the engine room monitoring alarm system. As well as the overall structure of the eng
5、ine room monitoring and alarm system ,function, working principle and the host computer graphic shows the configuration monitoring system are described in detail. Keywords Alarm Monitoring System SCADA Monitoring目录专心-专注-专业1 引言 船舶机舱监测报警系统是船舶中最重要的监测设备,也是实现机舱自动化乃至船舶自动化不可缺少的条件之一。它可以代替轮机人员在相对恶劣的环境下对主机及辅助
6、设备的运行状况进行监测,并在运行设备发生故障后给出声光报警信号,在轮机人员进行应答后撤销报警。在AUTO-0控制模式下还可将报警信号向公共场所、轮机长及值班人员处所进行延伸,实现真正意义上的无人机舱。由此可见,先进的机舱监测报警系统不仅能够提高营运经济性、安全可靠性和减少固定船员的配置而且极大地推动了船舶自动化的进程和智能型船舶的实现。本文较全面地介绍此机舱监测报警系统样机的总体结构、工作原理, 以及下位机PLC信号采集处理、监测点的分布和上位机图形显示组态监控系统情况。 2 机舱监测报警系统的概述 2.1 机舱监测报警系统的简介 机舱监测报警系统能够准确可靠地监测机舱内各种动力设备的运行状态
7、及其参数。能使轮机员及时的掌握了解机舱中的主、辅机等各种设备和各系统的运行状况,并对各系统运行参数进行实时控制,对船舶的安全航运起着重要的作用。因此,值班轮机员不需要到机舱进行巡视,只要在集控室内就可以了解机舱所有设备的运行状态及其参数。对于无人值班机舱,机舱监测报警系统还可将报警信号延伸到驾驶台、公共场所、轮机长及值班轮机员的住所。实现真正意义上的无人值班。2.2 机舱监测报警系统的发展趋势 机舱监测报警系统是随着控制理论和电子技术的发展而发展起来的,到目前为止其发展历程大致经历了以下的四个阶段:(1)常规仪表监测阶段(2)电、气动及中小规模集成电子模块组合逻辑监控阶段(3)以微机为基础的集
8、散型监控阶段(4)基于现场总线技术的机舱监控系统与全船自动化系统联网监控阶段 把现场总线技术运用到船舶机舱监测报警系统中是当前机舱监测技术发展的必然趋势。国际和国内各船舶研究机构就现场总线技术在船舶上的研究、开发已经广泛展开并开始应用。考虑到船舶航行的特殊性和未来网络技术的日新月异,未来的机舱监测报警系统的发展应体现在以下三个方面。(1) 技术开放统一性。(2) 控制可靠性。(3) 管理船岸一体性。2.3 机舱监测报警系统的原理概述2.3.1 系统原理AMS(机舱报警系统)是由独立的PLC组成。AMS系统含机舱报警及监测、液位遥测、舱底水监视、水密舱门盖监视等。AMS由信号采集部分及报警显示部
9、分组成。首先将大量的物理参数温度、压力、开关状态等数据通过传感器采集,然后远程传输到机舱控制室,通过采集单元采样,不同采集单元通过总线连接到上位机。当这些物理参数发生异常变化的时候,能够立即产生声光报警信号,同时直观的显示出报警的具体位置通道号等信息,使得船舶工作人员能够及时处理信息,保证船舶的安全行驶。AMS采用通过CCS形式认可的产品SAS01(赛尔尼柯) 型综合机舱监测报警系统。硬件系统采用国际著名制造商定制的海事标准PLC模块,满足通用化、标准化的要求,又符合IEC标准及各船级社要求。SAS01 全系统采标准的功能模块,可以根据系统需要增加或减少模块的数量及规格,以满足最新规范或要求。
10、SAS01 型机舱综合监测报警系统是基于工业以太网及Mod Bus RTU总线的模块化设计概念的系统。针对各种不同船型,模块化的设计可以灵活方便的配置最优方案。为了获得更高的可靠性,网络结构采用冗余数据网络。2.3.2 系统功能根据实际船舶要求系统应具备以下功能l 监测与报警l 延伸报警l 实时报警打印及历史报警打印l 值班员系统l 轮机员总呼叫l 轮机员安全系统功能(死人报警)l 功率(包括电站等)管理l 液位测量l 设备运行小时l 排气温度监测l 信号趋势图l 降速停车输出l 照明控制l VDR 接口l 泵控制和阀控制l 船舶能源效率控制及监视l 舱门/盖控制l 舱室单元l 数据输出2.4
11、 系统结构(1) SAS01(机舱综合监测&报警控制系统)由下列单元组成,如图1所示。 MPC+HMI 构成的计算机主工作站 MPC+HMI 构成的计算机延伸工作站 由触摸屏由触摸屏构成的LCP延伸报警显示操作单元 ModBUS RTU现场总线网络 基于工业以太网的ModBUS TCP高速网络 构成的MWOP底层报警显示操作屏 由标准PLC(可编程逻辑控制器)+I/O模块构成的MCU(主控单元) 由标准PLC+I/O模块构成的LCU(现场单元)图1 系统框图系统操作模式分为:计算机工作站操作和触摸屏操作双重模式,两种操作模式数据库同步而网络相互独立,具备双系统冗余备份的性能。同时,拥有两台互为
12、冗余备份的计算机工作站,基于计算机工作站操作也具有双重备份性能。全系统具有三重操作备份。(2) 带PLC的MCU(Main Control Unit)主报警单元MCU安装在机舱室的单独机柜或机舱及控台内,也可直接安装在机舱机器处所。MCU通过双冗余网络与操作计算机连接。PLC和输入/输出等主要模块安装在MCU主报警单元中。(3) 带PLC的LCU现场报警单元 LCU安装在机舱机器处所,LCU通过双冗余网络与MCU连接。带PLC的输入/输出模块安装在现场报警单元中。(4) MCU和LCU之间的联系,如图2所示.图2 MCU和LCU关系图2.5 报警点I/O2.5.1 I/O点的特点I/O采用硬件
13、完全的模块化设计,采用通用的地板扩展设计,I/O模块通过4槽或8槽底板连接起来构成采集节点,每个采集节点最大可采集128个报警通道,多个节点可并联成一个大节点。由于各个节点均带CPU处理单元,采用了高速网络,在理论上全系统的I/O报警通道数量为无限点。为了提高系统的抗损坏能力,系统采用了工业控制系统保护技术,除所有I/O模块采用全隔离模块外,每个数字量输入输出通道前端全部为单通道隔离,每个Pt100通道单独隔离,每个模拟量输入通道均带有单独的保护回路。采用上述措施,极大地提高了系统的可靠性及抗损坏能力。即使因为接线错误而产生的外来电压及接地故障,I/O模块损坏的概率降到最低。系统除具备标准的I
14、/O模块外,还具有标准的串行数据接口,通过标准的模块,完成与主机、发电机组、配电板、液位遥测系统等第三方厂家的设备接口能力。2.5.2 I/O模块的类型系统报警输入/输出通过标准的I/O模块执行,I/O模块包括了以下部分。(1) 数字量模块如图3所示。图3 数字量实物模块和PLC模块图在该模块上我们可以提供抑制、报警延时以及报警类型等功能(2) 模拟量模块如图4 所示。图4 模拟量实物模块和PLC模块2.6 信号采集单元信号采集单元由安装在集控台内的主控制单元(MCU)和安装在机舱的现场控制单元(LCU)组成。LCU内置可编程控制器(PLC)及扩展I/O模块,可简单实现UMS 的高度分布式结构
15、。每个LCU将直接连接标准的控制和监视信号,可直接安装在现场。对于安装在PLC扩展槽中的I/O模块,如出现问题需更换I/O模块,更换模块后重新启动后即可投入使用。PLC扩展槽中的I/O 模块的所有通道,均可在UMS工作站进行重新编辑(包括:名称、报警值、报警抑制、屏蔽等),备用通道也可被激活。同时PLC采用冗余的工业以太网和MODBUS RTU双网络进行信号传递和处理。2.7 电源装置该系统采用双路供电,一路为AC220V,一路为DC24V,正常使用AC220V,DC24V作为备用电源,同时系统应自带UPS。(1)直流24V 工控机、网络交换机、可编程控制器(PLC)等采用DC24V供电。为满
16、足模块的供电,系统配置1台AC220V/DC24V 整流电源。备用 DC24V 在整流电源失效时自动投入。(2)UPS不间断电源本系统主电源采用AC220V 供电,因此提供一台UPS 不间断电源,在系统断电的条件下提供30分钟不间断AC220V供电。3 监控系统组态3.1 组态软件(Advantech WebAccess)的介绍组态软件,英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境中,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控
17、制系统监控功能、通用层次的软件工具。目前,组态软件被广泛用于电力系统、给水系统、智能楼宇、石油、化工、建材、轨道交通、航空、港口、船舶等诸多应用领域的数据采集与监视控制。随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高,种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用,使得传统的工业工业控制软件已无法满足用户的各种需求。通用工业自动化组态软件的出现为解决实际工程问题提供了一种崭新的方法,它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能够根据自己的控制对象和控制目的的任意组态,完成最终的自动化控制工程。国外知名的组态软件厂商主要有Rockwell、
18、Honeywell、Wonderware、iFix、西门子、ABB、施耐德等。近年来,国内出现了一批比较有影响力的国产化组态软件,如组态王、力控、MCGS、研华WebAccess等。本项目采用上海研华公司开发的组态软件Advantech WebAccess,该组态软件以计算机为基本工具,为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台,它将检测、分析、控制整个过程构建成一个监控系统,可以帮助企业降低成本,提高自动化程度和生产效率。 Advantech WebAccess 是完全基IE浏览器的HMI/SCADA监控软件,其最大特点就是全部的工程项目、数据库设置、图面制作和软件管理都可以通过Int
19、ernet或Intranet在异地使用标准的浏览器完成,不仅实现了系统的远程控制,而且实现了工程的远程开发和维护。而分散式架构的监控节点、监控节点的冗余系统(SCADA Redundancy)、中央数据库服务器及多层式网络安全结构等的组合,更为各类自动化应用提供了完整的架构,如图5所示。WebAccess的整体架构是基于网络的,WebAccess的基本组成部分有:(1)监控节点(SCADA node)-它可以连接自动化硬件设备,直接与设备进行实时通信。监控节点物理上通过串口、以太网或其它通信接口来连接硬件设备。(2)工程节点(PROJECT node)- 它是一个被用于系统设置的中央数据库服务
20、器,客户端可通过工程节点动态浏览监控节点运行状况。(3)客户端(CLIENT)-它所显示的每张图面都为拥有实时数据的动态图面,而且允许线上管理员更改点值,确认报警和实时控制。(4)瘦客户端(Thin Client)-它以位图格式显示监控界面并以文本方式改变数据值、确认报警和监控。图5 WebAccess 网络结构图3.2 WebAccess的功能特点 Advantech WebAccess 是完全基于浏览器的人机界面(HMI)和监控及数据采集(SCADA)软件,可运行于Windows NT4.0、Windows2000、Windows2003、WindowsXP、Windows7、Window
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- 组态 软件 机舱 监测 报警 系统 中的 应用 33
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