專利名稱：船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種船舶輔機測控系統(tǒng)，特別是一種含有軟邏輯控制器的船舶輔機測控系統(tǒng)。
背景技術：
當代大型船舶已基本實現(xiàn)機艙無從值班，機艙所配水泵、閥、風機等輔機及容器液位測控均可遠程自動控制。現(xiàn)有技術的船舶輔機測控系統(tǒng)主要采用工控機或單片機、PLC作控制器。此類控制器各具有特色，基本上能夠滿足對機艙內(nèi)所配輔機的監(jiān)控，但是也存在一些不足。例如，工控機具有可靠性好、運算功能強大、配置靈活、顯示界面友好等優(yōu)點，不足之處是售價較高，不適宜在現(xiàn)場安置，各種現(xiàn)場設備的信號需通過屏蔽線連接工控機，增加安裝成本；單片機的優(yōu)點是價格便宜、體積小、適合機柜安裝，不足之處是可靠性不夠高、抗干擾能力較差、通訊能力不強、編程調(diào)試復雜；PLC的優(yōu)點是價格適中、可靠性和抗干擾能力較高、體積小、編程方便，不足之處是通訊接口有限，運算功能不夠強大，不能勝任復雜控制任務；PLC中的操作系統(tǒng)是專屬的OS，從而導致兼容性差；運算能力差；模擬量成本高；組網(wǎng)困難；另外，對控制中常見的模擬信號需外加模擬量輸入和輸出才能勝任控制，當系統(tǒng)中所需模擬量較多時，PLC控制器的應用成本將大大增加。另一方面，船舶在運行時，對輔機測控系統(tǒng)的可靠性有著比較高的要求，但現(xiàn)有技術的船舶輔機測控系統(tǒng)中的重要部件未采用冗余結構，一旦其中一個重要部件出現(xiàn)故障，均可能導致船舶輔機測控系統(tǒng)無法正常運轉，因此，現(xiàn)有技術的船舶輔機測控系統(tǒng)的可靠性較差，影響船舶的正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種系統(tǒng)結構簡單、造價低廉、運算能力強、測控準確、可靠性高的船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用嵌入式雙核結構，它含有的上位機和下位機均自帶CPU模塊，既可獨立運行也可進行聯(lián)動。本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)技術目標。船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，它采用三層結構，分別為監(jiān)控層、控制層、執(zhí)行層；所述監(jiān)控層主體為上位機，控制層主體為下位機，執(zhí)行層含有模擬量驅動設備、開關量驅動設備、開關量傳感器、模擬量傳感器和通訊電線；所述上位機安裝在中央控制室，下位機安裝在測控現(xiàn)場，上位機與下位機之間設有通訊電線；其改進之處在于:所述上位機采用商用嵌入式平板微型計算機；所述下位機含有軟邏輯控制器和具有插撥結構的模擬量采集模塊、開關量采集模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸出模塊以及配載電源；所述軟邏輯控制器內(nèi)設預置控制程序，后置的模擬量采集模塊和開關量采集模塊受控于軟邏輯控制器，安裝在所測設備上的模擬量傳感器和開關量傳感器直接與模擬量采集模塊和開關量采集模塊聯(lián)通，軟邏輯控制器的輸出端連接開關量輸出模塊和模擬量輸出模塊；所述軟邏輯控制器為基于嵌入式CPU板的軟邏輯控制器；所述監(jiān)控層采用雙上位機冗余結構；所述控制層采用雙下位機冗余結構；在執(zhí)行層中，采用雙模擬量傳感器和雙開關量傳感器冗余結構；系統(tǒng)通訊采用環(huán)網(wǎng)冗余結構。上述系統(tǒng)中的上位機裝有組態(tài)監(jiān)控軟件(MCGS)。上述系統(tǒng)中的上位機可以與多臺下位機連接組成分布式控制系統(tǒng)。上述系統(tǒng)中的下位機可按照實際系統(tǒng)要求靈活配置具有插撥結構的各種形式的輸入輸出模塊；下位機是一種以軟邏輯控制器為核心，輔以相應的模塊組合而成。軟邏輯控制器編程語言支持IEC61131-3所涵蓋的五種語言，具有較強的抗干擾能力和較高的可靠性、軟邏輯控制器還具有RS485、RS232、TP/IP等多種接口及通用的通訊協(xié)議，便于信號遠傳與第三方設備通訊。上述系統(tǒng)中的上位機與下位機之間設有通訊電線可以是計算機總線，也可以是網(wǎng)絡線；所述通訊電線為屏蔽雙絞線。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下積極效果:
1.上位機采用商用嵌入式平板微型計算機，結構緊湊，具有強大的運算及處理能力，運行可靠，人機界面友好。2.上位機和下位機之間由通訊電線連接成系統(tǒng)，有線通訊干擾能力強。3.上位機和下位機自帶CPU和獨立運行軟件系統(tǒng)，上位機可同時控制多臺下位機，下位機也可完全脫離上位機在監(jiān)控現(xiàn)場獨立運行。4.以軟邏輯控制器為核心的下位機，具有較強的運算能力和多項任務處理能力，與第三方通訊方便，人機界面友好。5.以軟邏輯控制器為核心的下位機可根據(jù)不同的控制需求配置不同的信號采集控制模塊，為用戶節(jié)省硬件成本。6.軟邏輯控制器為基于嵌入式CPU板的軟邏輯控制器，結構緊湊。7.通訊電線采用屏蔽雙絞線，成本低，布線連接方便，可靠性好。8.系統(tǒng)中的重要部件采用冗余結構，大大的提高了系統(tǒng)的整體可靠性。


附圖為本發(fā)明的原理方框圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖所示一種船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，它采用三層結構，分別為監(jiān)控層、控制層、執(zhí)行層；所述監(jiān)控層主體為上位機1，控制層主體為下位機2，執(zhí)行層含有模擬量驅動設備3、開關量驅動設備4、開關量傳感器5、模擬量傳感器6和通訊電線7 ;所述上位機I采用商用嵌入式平板微型計算機，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，而且結構緊湊，滿足船舶中央控制室安裝要求；所述下位機2含有軟邏輯控制器2.1和具有插撥結構的模擬量采集模塊2.2、開關量采集模塊2.3、開關量輸出模塊2.4、模擬量輸出模塊2.5以及配載電源2.6。本實施例應用在30萬噸貨輪上，其上位機I安裝在船舶中央控制室，下位機2安裝在機艙測控現(xiàn)場，上位機I與下位機2之間通過通訊電線7連接成一體；下位機2根據(jù)測控點的數(shù)量及類型配置相應的傳感器及模塊，本實施例中選用型號為ADAM-5510軟邏輯控制器2.1、型號為ADAM-5017模擬量采集模塊2.2、型號為ADAM-5050開關量采集模塊2.3、型號為ADAM-5056D開關量輸出模塊2.4、型號為ADAM-5024模擬量輸出模塊2.5。根據(jù)測控要求預置的控制程序安裝在軟邏輯控制器2.1中，后置的模擬量采集模塊2.2和開關量采集模塊2.3受控于軟邏輯控制器2.1中，模擬量傳感器6和開關量傳感器5根據(jù)測控點數(shù)量及類型分別設置在控制現(xiàn)場，所采集到的量值信號經(jīng)模擬量采集模塊2.2和開關量采集模塊
2.3傳送到軟邏輯控制器2.1中，在運算或處理后軟邏輯控制器2.1輸出相應的監(jiān)控信號，由開關量輸出模塊2.4或模擬量輸出模塊2.5分別控制相應的開關量驅動設備4或模擬量驅動設備3。本發(fā)明中模擬量傳感器6測控對象為容器液位、溫度、壓力等，開關量傳感器5測控對象為液位開關、壓力開關、水泵開關、閥開關等。下位機2除按預定程序完成相應的監(jiān)控任務外，同時也可以通過通訊電線7與上位機I通訊，上位機I根據(jù)要求進行量值顯示或存儲以及必要的制表、打印，當然，上位機I也可對下位機2進行管理，如啟動停止控制、參數(shù)設置、手動操作等。軟邏輯控制器2.1是本發(fā)明中下位機2的核心件，為基于嵌入式CPU板的軟邏輯控制器，其編程語言支持IEC61131-3所涵蓋的五種語言，用戶可自由選擇。軟邏輯控制器
2.1結構與PLC相似，具有較強的抗干擾能力和較高的可靠性并且具有RS485、RS232、TP/IP等多種接口，便于信號遠傳或第三方設備通訊，更重要的是軟邏輯控制器2.1可根據(jù)測控需求配置相應的模塊，其組合靈活、多樣，大大節(jié)省用戶的硬件成本。本發(fā)明中，為了提高船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)的整體可靠性，系統(tǒng)中的重要部件采用冗余結構:所述監(jiān)控層采用雙上位機I冗余結構；所述控制層采用雙下位機2冗余結構；在執(zhí)行層中，采用雙模擬量傳感器6和雙開關量傳感器5冗余結構。這樣，主部件處于優(yōu)先控制操作時，從部件處于不停的心跳監(jiān)測過程，同時從主部件讀取的所有后臺數(shù)據(jù)做實時和歷史備份。當主部件出現(xiàn)故障異常時，從部件能夠在很短的時間內(nèi)切換控制權，接替主部件的一切控制，基本實現(xiàn)秒級切換。本發(fā)明中，系統(tǒng)通訊采用環(huán)網(wǎng)冗余結構，這樣，使測控系統(tǒng)在網(wǎng)絡出現(xiàn)線纜連接中斷的情況下，激活其后備端口，使網(wǎng)絡通信恢復正常運行。
權利要求
1.一種船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，它采用三層結構，分別為監(jiān)控層、控制層、執(zhí)行層；所述監(jiān)控層主體為上位機(1)，控制層主體為下位機(2)，執(zhí)行層含有模擬量驅動設備(3)、開關量驅動設備(4)、開關量傳感器(5)、模擬量傳感器(6)和通訊電線(7);所述上位機(I)安裝在中央控制室，下位機(2)安裝在測控現(xiàn)場，上位機(I)與下位機(2)之間設有通訊電線(7);其特征在于:所述上位機(I)采用商用嵌入式平板微型計算機；所述下位機(2)含有軟邏輯控制器(2.1)和具有插撥結構的模擬量采集模塊(2.2)、開關量采集模塊(2.3)、開關量輸出模塊(2.4)、模擬量輸出模塊(2.5)以及配載電源(2.6);所述軟邏輯控制器(2.1)內(nèi)設預置控制程序，后置的模擬量采集模塊(2.2)和開關量采集模塊(2.3)受控于軟邏輯控制器(2.1)，安裝在所測設備上的模擬量傳感器(6 )和開關量傳感器(5 )直接與模擬量采集模塊(2.2)和開關量采集模塊(2.3)聯(lián)通，軟邏輯控制器(2.1)的輸出端連接開關量輸出模塊(2.4)和模擬量輸出模塊(2.5);所述軟邏輯控制器(2.1)為基于嵌入式CPU板的軟邏輯控制器；所述監(jiān)控層采用雙上位機(I)冗余結構；所述控制層采用雙下位機(2)冗余結構；在執(zhí)行層中，采用雙模擬量傳感器(6)和雙開關量傳感器(5)冗余結構；系統(tǒng)通訊采用環(huán)網(wǎng)冗余結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，其特征在于:上位機(I)裝有組態(tài)監(jiān)控軟件(MCGS)。
3.根據(jù)權利要求1所述的船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(I)可以與多臺下位機(2)連接組成分布式控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，其特征在于:所述下位機(2)可按照實際系統(tǒng)要求靈活配置具有插撥結構的各種形式的輸入輸出模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(I)與下位機(2)之間設有通訊電線(7)可以是計算機總線，也可以是網(wǎng)絡線；所述通訊電線(7)為屏蔽雙絞線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船舶輔機軟邏輯測控系統(tǒng)，它采用三層結構，監(jiān)控層主體為上位機，控制層主體為下位機，執(zhí)行層含有模擬量驅動設備、開關量驅動設備、開關量傳感器、模擬量傳感器和通訊電線；上位機采用商用嵌入式平板微型計算機，安裝在中央控制室；下位機含有軟邏輯控制器和模擬量采集模塊、開關量采集模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸出模塊以及配載電源，安裝在測控現(xiàn)場；軟邏輯控制器內(nèi)置控制程序對后置模塊進行管理；系統(tǒng)中的重要部件、環(huán)網(wǎng)采用冗余結構。上位機與下位機均自帶CPU模塊，上位機可同時控制多臺下位機，下位機也可獨立運行。本發(fā)明具有較強的運算和多項任務處理能力，與第三方通訊方便，人機界面友好，具有較高的系統(tǒng)可靠性。
文檔編號G05B19/05GK103207584SQ201210012328
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月16日
發(fā)明者李橋 申請人:江蘇遠望儀器有限公司