某型港作拖船机舱监控系统的研究与改进

某型港作拖船机舱监控系统的研究与改进

某型港作拖船机舱监控台是全船动力系统的监视装置,采集机舱所有监测点、控制点以及主机系统的各主要参数,由系统集中处理进行报警及显示,并在驾控台延伸报警。

1 原系统存在的问题

1.1 设计缺陷

由于原有机舱监控装置属于上世纪 80年代的产品,主要采用继电器电路和 CMOS电路相结合的控制方式,来实现监测、报警功能,因此在设计方式上存在缺陷。其中系统控制功能都是用硬件实现的,致使监控台内插件板较多,各种线路繁杂,船员的日常检修、维护极为不便。另外控制电路板故障率较高,修理电路板又必须有专业的技术软件和专业的工具,并且对修理人员的技能要求较高,目前舰员级维修无法做到如此专业的修理和维护,大量的工作还要依赖专业修理厂,这样使得装备的完好率较低,影响船舶的在航时间。

1.2 系统老化问题

经过 20年的使用,各传感器、继电器电路和电路板的接插部件已经严重老化,经常有接触不良而造成的误动作和报警现象,并且 CMOS电路也进入了使用疲劳期,对系统的可靠性影响较大。因此随着系统使用年限的增加,各种老化问题引发的不确定性故障经常出现。

1.3 配件及保障问题

随着技术的发展,电子装备正朝着通用化、数字化、模块化方向发展,一般要求当系统出现了问题后能迅速确定故障点,并简单的通过更换模块检查排除。原有电路板是设备制造厂设计的,不是通用器件,配件又断线,完全不具备通用性,给使用、检修、维护都带来极大的不方便。

目前某基地使用的两条此类型拖船均出现了机舱监控台频繁误报警并引起主机自动停车的情况,对装备的正常使用和安全保障构成极大的威胁,而且问题一直没有得到有效的解决。因此对机舱监控系统进行技术研究并加以改进来提高系统的可靠性成为该型船装备保障工作的重点。

2 改进方案

2.1 设计思路

在原有监控台的基础上重新设计改装监控系统,极大的简化硬件结构,完全实现数字化、模块化。保证系统的通用性、互换性。

用可编程控制器、触摸屏来实现硬件设计,用软件完成逻辑运算,保证系统的可靠性。

当出现各类故障时系统能显示故障部位,提高检修的方便性。

系统设计时保留扩展接口,为以后系统功能的扩展提供条件。

2.2 技术方案

近年来,随着电子技术的革新以及工控和组态技术在工业中的蓬勃发展,工控机、单片机和 PLC的应用已经非常成熟,在工业控制上成功的替代了以前的模拟、数字电路系统。海军装备为实现现代化也促使新技术、新产品在舰船上大量的应用,在新式舰船上主要监控系统都采用了工控机、总线等先进的控制技术。

为了提高机舱监控系统的可靠性、通用性,本系统采用可编程控制器对机舱监控系统核心进行改进设计,改装后系统主机选用西门子可编程控制器(PLC)CPU226,用 PLC的输入通道采集所有外部报警信号和控制信号,通过 PLC编程以软件的形式实现原有的逻辑功能和报警功能。监控室显示板更新为功能丰富的人机界面 (触摸屏)DOPA10TCTD,用来显示和处理所有报警信号,而且人机界面还可以实现控制功能并与主机 PLC直接通讯。由于驾驶室遥控报警板离机舱较远,仍沿用原有的显示和控制方式,但是所有的显示和控制都改用机舱PLC实现。为了保护PLC和人机界面,提高系统稳定性,根据输出负载的功耗情况,在机舱监控台加一块输入、输出隔离板,用来隔离驱动功耗较大的负载。

西门子可编程控制器在 STEP7-Micro/WIN软件下完成系统编程,以软件的形式实现系统的各种逻辑控制功能,这样既增加了系统的可靠性也提高了可塑性。人机界面在 Screen Editor组态软件环境下实现与 PLC的通讯和显示,而且人机界面可以作为部分输入控制单元参与系统控制,简化系统。

3 改进效果

改装后的监控系统仅用了 4个模块完成了所有系统功能,大大简化了原有的硬件结构。并且出现故障后可准确的判断出故障点,对故障模块直接更换即可排除。逻辑运算用软件编程实现,极大的增加了可靠性,而且维护、保养、检修相当方便,减轻了船员保养的工作量。通过随船进行的各项试验表明,系统的功能、指标均达到了预期的设计目标。

改进后的系统不仅保留原系统所有功能,而且能根据用户要求扩展部分频率信号和模拟量信号的显示,丰富了监控台的显示功能。人机界面还可外接打印机等输出设备,对监测数据进行存储和管理,可有效的记录各系统历史工作状态。

4 结束语

上述机舱监控系统的研究与改进,成功完成了该系统的技术升级,简化了硬件系统的结构,对舰船装备的保障有极大的实际意义。新系统的最大优势在于完成了模块化设计的同时,还具备较好的扩展性,为以后机舱现代化改装打下了基础,有较好的经济和军事效益。

U672

C

1001-8328(2010)05-0052-01

(92330部队装备部 韩利昆;4808工厂威海修船厂徐 巍,杨文军 供稿)