天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 張 建

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的自動(dòng)化機(jī)艙監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 張 建

自動(dòng)化機(jī)艙的顯示系統(tǒng)在改造后由兩大基本部分組成：(1)以圖像的形式來綜合論述基本概貌。(2)以實(shí)時(shí)顯示控制、打印記錄和攝像監(jiān)控為主要內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。這樣的形式很有利于初次培訓(xùn)學(xué)員對其的理解，和認(rèn)識學(xué)習(xí)。各類實(shí)測傳感器的加入和設(shè)置，使管路系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。當(dāng)某傳感器的肖像被鼠標(biāo)器選中拖動(dòng)時(shí)，參數(shù)的單點(diǎn)模擬顯示和直方圖等便可以直接的被調(diào)用。按照管路流體的實(shí)際操作情況，將其設(shè)計(jì)成流動(dòng)的狀態(tài)。其中，流水線的粗細(xì)及顏色可以隨意的變動(dòng)和設(shè)定。

傳感器；檢測系統(tǒng)；現(xiàn)場總線技術(shù)；信號服務(wù)

現(xiàn)場總線技術(shù)使船舶自動(dòng)控制技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高，從20世紀(jì)九十年代中期擴(kuò)展到船舶行業(yè)領(lǐng)域以來，帶來了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?？刂葡到y(tǒng)之所以在安裝設(shè)計(jì)到正常運(yùn)行及常規(guī)維修等方面都具有明顯的優(yōu)越性，是因?yàn)楝F(xiàn)場總線技術(shù)在船舶上的廣泛應(yīng)用造就的。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛運(yùn)用和船舶自動(dòng)化技術(shù)的不斷創(chuàng)新，越來越多的機(jī)艙實(shí)驗(yàn)室控制系統(tǒng)需要更新技術(shù)和設(shè)施。舉例來說，由于上位機(jī)的的價(jià)格比在上升，那么相對于的管理軟件技術(shù)也要隨之提升。本文將以現(xiàn)場總線技術(shù)的自動(dòng)化檢測技術(shù)為核心，從基礎(chǔ)開始，簡析硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能、信號測量、報(bào)警、顯示、以及設(shè)置參數(shù)等方面的技術(shù)。

一、簡析總線技術(shù)自動(dòng)化監(jiān)測控制系統(tǒng)

現(xiàn)場自動(dòng)化控制體系主要體現(xiàn)在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化這兩大方面。是一種集全分散；智能、數(shù)字；多點(diǎn)、多站、多變量；雙向的用于現(xiàn)場儀表、控制室和控制系統(tǒng)之間的分散式通信系統(tǒng)。是嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)化組織的現(xiàn)場總線性網(wǎng)絡(luò)。具有系統(tǒng)的開放性、結(jié)構(gòu)的高度分散性、可互操作性、對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、設(shè)備智能化和功能自治化等特點(diǎn)。

1.高度的開放性使現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，能夠把不同廠商的設(shè)備儲(chǔ)存及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用融合一體，可通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一組態(tài)現(xiàn)場設(shè)備和功能塊，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制體系。從而實(shí)現(xiàn)對同層、不同層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。

2.在多臺現(xiàn)場設(shè)備中，由于模塊的分散性和可統(tǒng)一組態(tài)性，使得用戶能夠根據(jù)自身需要，自由隨意的挑選各種功能塊，從而達(dá)到徹底分散控制的目的。

3.作為一種串行數(shù)字通信鏈路，研究者專門為現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制設(shè)計(jì)了現(xiàn)場總線?？垢蓴_性能強(qiáng)，精度較高是其主要特點(diǎn)。在惡劣的環(huán)境下依然能夠很好的服務(wù)，也能夠滿足一些特殊場合的防爆要求。主要用于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域。

二、總線技術(shù)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

當(dāng)今，現(xiàn)場總線性技術(shù)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)已經(jīng)得到了較高水平的發(fā)展，并取得了良好的效果。但是，社會(huì)在進(jìn)步，科技在創(chuàng)新，船舶自動(dòng)化檢測技術(shù)也逐步向數(shù)字化發(fā)展方向靠攏，形成了以分散型，開放性和數(shù)字通訊等為特點(diǎn)的總線技術(shù)結(jié)構(gòu)體系。研究證明新的檢測系統(tǒng)在實(shí)踐中具有良好的運(yùn)用效果，無論是在系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)上，還是在管理維護(hù)施工過程中，以及在開發(fā)費(fèi)用等方面都明顯的體現(xiàn)了其作用價(jià)值，具有很高的優(yōu)越性。開放性、數(shù)字通信處理特點(diǎn)和分散化控制模式，很大程度上滿足了船舶自動(dòng)控制體系的要求。

1.為了更方便快捷的實(shí)現(xiàn)對總線技術(shù)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的管理和控制，在船舶機(jī)艙中選取了88個(gè)比較典型的工況參數(shù)，其中包括兩個(gè)脈沖量。32個(gè)開關(guān)量、54個(gè)模擬量。以它們?yōu)檠芯繉ο?，借助LonWorKs網(wǎng)絡(luò)維修和管理工具，研究改造增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)自檢能力的方法。

2.在改造中，需要用到液位傳感器、速度傳感器、壓力傳感器等多種傳感器。自動(dòng)化機(jī)艙的顯示系統(tǒng)在改造后由兩大基本部分組成，一、以圖像的形式來綜合論述基本概貌。二，以實(shí)時(shí)顯示控制、打印記錄和攝像監(jiān)控為主要內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。這樣的形式很有利于初次培訓(xùn)學(xué)員對其的理解，和認(rèn)識學(xué)習(xí)。各類實(shí)測傳感器的加入和設(shè)置，使管路系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。當(dāng)某傳感器的肖像被鼠標(biāo)器選中拖動(dòng)時(shí)，參數(shù)的單點(diǎn)模擬顯示和直方圖等便可以直接的被調(diào)用。按照管路流體的實(shí)際操作情況，將其設(shè)計(jì)成流動(dòng)的狀態(tài)。其中，流水線的粗細(xì)及顏色可以隨意的變動(dòng)和設(shè)定。為了使顯示的形式多種多樣化，在框架的選用格式上，我們采用了WINDOWS下拉菜單條。當(dāng)管路中流體中各個(gè)傳感器處于激活和圖形顯示狀態(tài)時(shí)，綠色為正常監(jiān)控值，紅色則為報(bào)警。

3.為實(shí)現(xiàn)對各個(gè)環(huán)節(jié)故障的預(yù)測和診斷，使檢測數(shù)據(jù)分析更加的準(zhǔn)確和精密，系統(tǒng)將以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN為主要預(yù)測方法，進(jìn)行趨勢分析自動(dòng)化機(jī)艙的現(xiàn)場總線采集技術(shù)。通過早期診斷ANN可能出現(xiàn)的故障系統(tǒng)，對突變采集數(shù)據(jù)直接進(jìn)行診治。這就大大提高了總線技術(shù)自動(dòng)化檢測的速度和效率。

三、自動(dòng)化檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展特點(diǎn)

近幾十年來，由于誕生了開放式現(xiàn)場總線技術(shù)，使得工業(yè)管理現(xiàn)場總線系統(tǒng)FCS逐步取代了集散式控制系統(tǒng)DCS。自動(dòng)化檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的開放性現(xiàn)場總線技術(shù)，是一種集全分散；智能、數(shù)字；多點(diǎn)、多站、多變量；雙向的用于現(xiàn)場儀表、控制室和控制系統(tǒng)之間的分散式通信系統(tǒng)。是嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)化組織的現(xiàn)場總線性網(wǎng)絡(luò)。這一取代過程使工業(yè)過程控制系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)逐步明顯起來。

1.FCS的全數(shù)字化，具有更高可靠性的純數(shù)字通信使用技術(shù)，能夠?qū)Ω鼜?fù)雜、更精確的信號進(jìn)行處理，并且現(xiàn)場總線性控制系統(tǒng)里的數(shù)字信號不受普通噪音的干擾。從傳感器到變送器和調(diào)節(jié)器，一直處于數(shù)字信號服務(wù)中，使數(shù)字通信的查錯(cuò)功能大大的提高。

2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有可維修性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性等特點(diǎn)。是通過采用數(shù)字總線式來減少連線帶來的不可靠性。并逐步取代了一對一的I/O連線。在降低布線成本的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約調(diào)試、電纜和維護(hù)的成本。

3.當(dāng)現(xiàn)場總線連接到DSC上時(shí)，它的很多優(yōu)勢是無法發(fā)揮出來的，由于功能塊組態(tài)、診斷、效驗(yàn)、設(shè)備自身信息等的無法完全映射，使得DSC并不適用于現(xiàn)場總線的集成。當(dāng)然兩者同時(shí)存在是有可能的。

4.FCS是由現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制回路的，使各個(gè)部分的控制全部分散到現(xiàn)場，是一種完全分散式的控制。這一特點(diǎn)，更有利于用戶根據(jù)實(shí)際需要做適當(dāng)?shù)倪x擇。

5.功能模塊及其參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線自動(dòng)化設(shè)備可操作性的必要條件。使用戶能夠在性能、質(zhì)量和價(jià)格方面進(jìn)行更好的硬件選擇。具有很好的可互操作性。

四、結(jié)語

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信接收技術(shù)、數(shù)字化處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得船舶自動(dòng)化產(chǎn)品向數(shù)字化方向發(fā)展的進(jìn)程不斷的加快。研究證明新的檢測系統(tǒng)在實(shí)踐中具有良好的運(yùn)用效果，無論是在系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)上，還是在管理維護(hù)施工過程中，以及在開發(fā)費(fèi)用等方面都明顯的體現(xiàn)了其作用價(jià)值，具有很高的優(yōu)越性。開放性、數(shù)字通信處理特點(diǎn)和分散化控制模式，很大程度上滿足了船舶自動(dòng)控制體系的要求，是當(dāng)代船舶自動(dòng)化機(jī)艙檢測的發(fā)展方向。

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