船舶机舱设备运行数据采集系统的研制

岳鹏

摘 要：在船舶正常航行过程中，其中的主机、发电机和机舱中相关设备的运行参数都在发生着变化，为了更好的对船舶机舱设备运行情况有个全面的了解和掌握，就需要制定一套针对性的机舱自动监控系统，对船舶机舱设备运行数据进行有效的采集，这样不仅可以有效的了解和掌握整个船舶的动态信息，而且还可以借助无线局域网技术对机舱设备进行远程集中监控，从而有效的提高了机舱设备的运行效率。

关键词：船舶机舱设备；运行数据；采集系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.022

目前，我国大部分船舶上的机舱都配备了自动监控系统，并且基本上选择了多微机分层监控系统，其属于比较典型的集散式监控系统（DCS），能够实现设备运行数据的有效显示、报警、监控以及历史数据存储等操作，同时其所具备的集中监视、分散控制，可以有效提高设备运行数据采集系统的可靠性和安全性，使船舶机舱设备正常的运行。

1 机舱设备运行数据采集系统的功能和要求

1.1 数据采集系统的基本功能

机舱设备运行数据采集系统一般是借助系统的软硬件来完成的，其可以确保上位機对相关设备数据的有效采集，但是其所具备的监测报警功能还有待进一步的改进和完善。而数据采集系统的基本功能包括以下几个方面：

（1）监测列表数据显示。其一般是借助上位机组态软件来实现对船舶机舱内相关设备运行数据的有效监控和采集，并且将所有机舱参数借助列表的形式，按照一定的规律呈现出来，主要内容包括了参数的序号、变量名、监测点名称、上下限值、实际测量值、单位等；（2）人机界面显示。 其一般是借助仪表和虚拟模型的形式来对机舱内主机、辅机的相关参数进行有效的显示，如主机的排气温度、滑油进机压力、冷却水出口温度及发电机组相关温度和压力等参数；（3）报警显示。船舶机舱设备运行数据采集系统，会把采集到的参数结果和预先设定好的极限值进行对比和分析，当采集数据结果超过了极限值的预定参数，就会把该数据标记为红色，同时还会有效的现实报警级别及相关的处理情况。

除了上述基本功能外，还有一系列其他方面的扩展功能。其中硬件方面的PLC控制器能够有效的实现采集模块的扩展，而且该过程中一般不需要考虑点数不够现象。同时软件方面还能够进一步改进和完善软件界面、打印模块、报警记录生成等功能。

1.2 系统的技术要求

虽然机舱设备运行数据采集系统的设计与运行过程，是在实验室的条件下进行的，但是在进行系统设计的过程中，还需要尽可能的满足系统的相关设计要求。对于船舶机舱内部的所有设备，要取得船检部门的检验和船级社的认证，并完成图纸的审核、设备的组装和运行测试，从而保证整个系统的正常运行。机舱设备运行数据采集系统中主要的技术规范要求包括以下几点：（1）正常工作条件下系统的环境条件：温度控制在0-55℃；当温度超过了40℃时，将其相对湿度控制在70%，反之当温度低于40℃时，将其相对湿度控制在95-100%；（2）监测精度：在0-55℃时要保证其监测精度小于±1.5%，而当温度在10-40℃时，监测精度小于±1.0%；（3）模拟量输入过程中，当各种测量值大于限值时，则应该发生声光报警；（4）保护电气设备的布置及其性能要进行有效的保护，从而当某个部位发生故障时，可以借助保护电路的选择性作用来实现设备电路的正常运行，从而减少对系统的损害；（5）配备蓄电池作为备用电源，这样一来当主电源发生问题时，可以及时切换到备用电源，从而保证系统的正常运行。

2 机舱设备运行数据采集系统中的硬件设计

（1）传感器的类型及要求。在进行系统设计过程中，传感器的作用是不容忽视的，一般需要将其安装到被测设备参数的现场，从而对待测设备的物理量变化情况进行有效的检测和记录，并以电压、电流、气压、液压等形式传输至相应的采集装置。通常情况下，传感器电路可以实现对相关数据的有效放大，从而确保数据远距离传输的准确性。传感器输出信号包括模拟量和开关量两大类，模拟量中的输出信息一般会随着时间的变化而变化，如温度、压力、流量等。

（2）电缆类型及要求。船舶机舱内部所使用的电缆不仅要满足相关规范和标准的要求，而且还需要对其成本进行有效的考虑。在《2009钢质海船入级规范》对电缆的类型及要求进行了相关的规定，其规定，对于可能发生有害蒸汽和凝结水的场所、环境条件差的机器处所等，要求选择非金属不透性或金属不透性护套。数据采集系统一般会选择船用通信电缆，在选择的过程中要对线路的耐油、防火、耐腐蚀、抗电磁干扰和防挤压等性能进行全面的考虑，而且还需要对其线路铺设的可行性进行考虑。

（3）PLC模块类型及布置。在进行PLC控制器模块类型选择过程中，要根据需求尽可能选择易于维护、可靠型高和性价比高的PLC控制器，同时还需要将后期的容量扩展和设备维护等因素进行考虑。同时还需要对整个系统的功能和性能要求进行考虑，并按照设计要求进行布置，从而确保系统的正常运行。

3 机舱设备运行数据采集系统的软件设计

在设备运行数据采集系统中，RSLogix5000应用开发软件得到了广泛的应用，其借助创建和管理功能来实现对PLC的组态和编程，并对相关故障进行有效的处理。同时，RSLogix5000软件中所具有的每个应用程序，都可以开展自动化任务，并对系统统一进行过程、顺序、运动和驱动控制系统的开发、编程、组态、调试和运行，不仅可以有效的节约开发成本，而且还能减少停开机时间，对软件系统进行了有效的优化。

目前，RSLogix5000软件除了可以提供梯形图编程外，还可以支持结构化文本、功能块和顺序功能图编程，并且该软件项目的创建过程比较简单，并且支持IEC 61131-3标准编程语言，能够对继电器梯形图、顺序功能图、功能块图、结构化文本语言等进行有效的利用，同时还提供了I/O配置模块对话框、图形Controller管理器、运动配置工具等功能，确保了系统的正常运行。

4 结束后

机舱设备运行数据采集系统是，船舶机舱信息化建设过程中比较重要的一个环节，而将PLC控制技术引入其中，不仅可以确保系统安全可靠的运行，而且还能够借助无线局域网络来实现近距离的网络通信。同时，数据采集系统设计过程中，要确保硬件结构简单，系统设计配置灵活，开发周期短，可扩展性能好，从而实现对设备运行数据的实时动态检测，对其中的故障作出有效的报警，确保船舶机舱设备的正常、高效运行。

参考文献：

[1]张华峰.船舶机舱动态采集系统的实现[J].电子世界，2013，6（13）：

143-144.

[2]赵炎.船舶机舱设备运行数据采集系统的研制[D].集美大学，2013 .

[3]沙长源.船舰振动信号采集与数据分析研究[D].上海交通大学，2015.