结构物滑移装船控制系统的硬件设计

王煦伟

（天津机电职业技术学院，天津 300131）

平衡控制系统，是以测量控制计算机为主体直接参与被测控对象的检测、监督和控制，通过检测装置、执行机构，与被监调控制的对象共同构成的整体。

本系统中计算机负责对传感器信号采集数据进行处理，计算舱内液位，进行系统管理如显示/记录等，以及船舶参数的分析，检测环节故障诊断，实现压排水执行元件的控制。

1 平衡控制系统的信息收集

在大型结构物滑移装船的过程中，平衡控制系统收集来自液位测量系统的液位信息、倾角传感器的横纵倾角、激光测距仪的滑移距离和潮位传感器的潮位信息进行计算、处理，发出执行信号对线性绞车、压载泵和压载舱电磁阀进行控制并显示结果，遇到意外情况，可以立刻停止拖拉，就地调整。其传感器的布置图如图1。

图1 传感器的布置图

数据采集系统是计算机进行数据收集、原始数据处理的系统，包括液位测量系统、倾角测量传感器、激光测距仪、潮位传感器。

2 模数信号的转换

模数转换模块的功能，是将模拟信号转换为数字信号。检测现场与计算机的距离较远，A/D模块要有适于远程通信的端口。为保证检测系统的精确，A/D转换模块需有很高的精度，选用美国DGH公司的D5252作为A/D转换模块。输入为4～20 mA电流模拟量，与前面所讲的液位传感器的4～20 mA电流输出正好匹配，温度为–25～70℃时，精度不超过1%FS，本身具有零点校正，线性补偿，大小模式滤波，输出的设置和校验。

RS-232接口、RS-422接口和RS-449接口通常都只用于点对点的通讯系统中，若系统中需要相互通信的节点超过2个时，它们都不能直接满足要求。

RS-485支持一点对多点的通信。RS-485的电气标准仍为RS-422标准。RS-485通信接口的信号传输是用两根线之间的电压来表示逻辑1和0的。因为发送端需要2根线，接收端也需要2根线。由于传输线采用了差动信道，所以抗干扰性极好。又由于阻抗低，传输踞离可达1200 m。

3 现场总线的通讯设计方案

根据现场采集信号距离计算机较远且有信号干扰，一台计算机与多个D5252模块通讯，采用RS485通讯方式。

采用现场总线的设计方案，将多路传感器的信号在现场送入D5252巡检仪，数个D5252巡检仪输出的信号，用一路总线输入到计算机。D5252巡检仪放在采集现场，距离传感器距离近，信号传输距离短，比较可靠。D5252巡检仪出来的信号，是经过放大的，且一路信号不易受干扰，传输距离远。这就是采用现场总线的优点。而且采用巡检仪与计算机构成了集散系统。巡检仪本身进行数据采集、转化功能，计算机本身只对采集到的数据进行处理，节省了时间，提高了系统采集速度。

4 执行系统的组成

执行系统由计算机、RS-485通讯接口板、多个D1712 I/O控制模块、固态继电器组成。由计算机完成主要信息的处理，然后将执行信号通过现场总线来控制执行机构的动作。

计算机输入输出的是数字量，需要信号的转换后控制电磁阀的动作，本系统采用D1712I/O模块和计算机相连，完成扩展计算机I/O和信号的通讯。D1712I/O模块具有多个输出通道、RS485接口，可以采用以一对多的控制，并能传输较远距离，满足滑移装船平衡控制系统的需要。

由于D1712I/O输出的开关量开路电压为30 V，而最大电流为100 mA，功率不足以控制电磁阀的通断，所以采用固态继电器作为驱动控制。固态继电器可以将D1712远程模块的功率放大，使之与电磁阀的功率匹配。

5 结束语

系统以工控机为控制系统的核心，采用RS485网络进行通讯，由弦振式应变测量系统、潮位传感器、激光测距仪等组成数据采集系统。该硬件系统通过验证，稳定可靠。

[1]彭明霞，王明照，陈明昭.基于RS-485网络的远洋船舶电站监控系统的接口设计[J].自动化技术与应用，2003，22(2)：20-21.

[2]胡嗣云.RS232与RS485串行总线的接口转换技术[J].集成电路应用，1998，(5)：36-36.

[3]朱开源.浅谈几艘船舶的压载水系统[J].船舶，2003，（1）：12-15.