1、一、船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)概述二、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)介紹三、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)控制方案四、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的硬件組成五、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)軟件組成課題九、船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)實例課題九、船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)實例一、船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)概述 船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)是船舶自動化的重要組成部分，隨著計算機技術(shù)，特別是近半世紀(jì)以來微型計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得計算機在船舶機艙自動化方面的應(yīng)用越來越廣泛。在自動化機艙中，設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)及故障報警狀態(tài)都能通過監(jiān)測報警系統(tǒng)集中在控制屏上，它能幫助輪機員正確地實現(xiàn)對機艙中主、輔機等設(shè)備和各系統(tǒng)有效的巡視管理和控制。 按照

2、船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)特點，可將其大致分為五個發(fā)展階段：氣動儀表控制系統(tǒng)、模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、集散型監(jiān)控系統(tǒng)和全分布式監(jiān)系統(tǒng)。 （1）氣動儀表控制系統(tǒng) 氣動儀表控制系統(tǒng)是基于氣動信號標(biāo)準(zhǔn)。它是一種簡單的就地操作模式，它是船舶機艙自動化的初期形式，尚未有控制室的概念。（2）模擬儀表控制系統(tǒng) 模擬儀表控制系統(tǒng)是基于010mA或420mA的電流模擬信號。這一明顯的進(jìn)步，在相當(dāng)長一段時間內(nèi)牢牢地統(tǒng)治了整個過程控制領(lǐng)域。 它標(biāo)志了電動自動控制時代的到來。這一階段的控制理論有重大發(fā)展奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。不過其顯著缺點是:模擬信號精度低，易受干擾。（3）集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

3、上世紀(jì)70年代，計算機開始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，人們在測量、模擬和邏輯控制領(lǐng)域率先使用，從而產(chǎn)生了第三代過程控制體系集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)于上個世紀(jì)七、八十年代占主導(dǎo)地位。采用單片機、PLC或微機作為控制器，控制器內(nèi)部傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因此克服了模擬儀表控制系統(tǒng)中模擬信號精度低的缺陷，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點是易于根據(jù)全局情況進(jìn)行控制計算和判斷。 （4）集散型監(jiān)控系統(tǒng) 集散型監(jiān)控系統(tǒng)，又稱分布式控制系統(tǒng)。它 是由數(shù)字調(diào)節(jié)器、PLC以及多個計算機構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的控制系統(tǒng)。集散型監(jiān)控系統(tǒng)于上個世紀(jì)八、九十年代占主導(dǎo)地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即

4、管理與控制相分離，上位機用于集中監(jiān)視管理功能，若干臺下位機下放分散到現(xiàn)場實現(xiàn)分布式控制，各上下位機之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實現(xiàn)相互之間的信息傳遞。因此，這種分布式的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有力地克服了集中式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中對控制器處理能力和可靠性要求高的分布式控制系統(tǒng)，且造價昂貴。在這種情況下，用戶對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出了開放性和降低成本的迫切要求。（5）全分布式監(jiān)控系統(tǒng) 全分布式監(jiān)控系統(tǒng)正是順應(yīng)以上潮流而誕生。全分布式監(jiān)控系統(tǒng)又稱現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，它用現(xiàn)場總線這一開放的，具有互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各控制器及儀表設(shè)備互連，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維護(hù)費用。它是由集散控制系統(tǒng)

5、發(fā)展起來的。 它的典型特點就是由分散控制到現(xiàn)場控制，數(shù)據(jù)的傳輸采用“總線”方式，利用智能I/O模塊、智能變送器、數(shù)字傳感器和執(zhí)行器等在現(xiàn)場一級實現(xiàn)控制系統(tǒng)的組態(tài)，因此提高了現(xiàn)場信息的可利用程度，增強了整個系統(tǒng)的可靠性。由于采用了開放的現(xiàn)場總線通信協(xié)議，所以實現(xiàn)了控制設(shè)備的互換性和互操作性，使得監(jiān)控系統(tǒng)、主機遙控系統(tǒng)、電站自動化管理系統(tǒng)等機艙監(jiān)控子系統(tǒng)之間互連更為方便，整個系統(tǒng)就象一臺大的“計算機”按總線方式運行，這樣資源的共享成了現(xiàn)場總線的主要發(fā)展空間，為船舶機艙綜合控制信息系統(tǒng)的構(gòu)建與實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。二、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)介紹 在自動化船舶機艙中，設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)數(shù)值及

6、故障報警狀態(tài)在都集中控制室的監(jiān)視屏上，機艙集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)能準(zhǔn)確可靠地監(jiān)測機艙內(nèi)各種動力設(shè)備的運行狀態(tài)及運行參數(shù)。一旦運行設(shè)備發(fā)生故障，就能自動發(fā)出聲光報警信號并進(jìn)行報警打印記錄，它還能定時地把有關(guān)運行狀態(tài)及其參數(shù)值傳給控制系統(tǒng)，從而可減輕輪機員的勞動強度，改善工作條件，以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行故障，提高設(shè)備運行的可靠性。 對于無人值班機艙，集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)能把報警信號延伸到駕駛室、公共場所、 輪機長及值班輪機員的住所。機艙集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)是輪機員自動化的重要組成部分。 ERPRO系列集散式監(jiān)測報警系統(tǒng)是基于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用集散式布置。各種測量模塊可靈活的安裝在被監(jiān)測對象附近，并由其將

7、測量數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳到上層管理微機進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、報警、打印、記錄等功能。 系統(tǒng)配備標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口，可方便地實現(xiàn)與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。它也可以被發(fā)展為全船管理或游艇管理系統(tǒng)，來集成全船的監(jiān)測報警系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)，并通過無線傳輸?shù)姆绞胶桶哆呥B接，最遠(yuǎn)的距離可以達(dá)到30公里。本系統(tǒng)可以連接到以太網(wǎng)，方便與各個其它系統(tǒng)互聯(lián)。 該系統(tǒng)特點該系統(tǒng)特點: 高可靠性與易維護(hù)性 人機界面操作簡單 系統(tǒng)擴展方便，安裝靈活 強大的數(shù)據(jù)通信處理能力 環(huán)境適應(yīng)性強 輪機員呼叫報警器病房呼叫報警器死人報警系統(tǒng)二、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)控制方案一個完善的集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)，應(yīng)包括如下功能：1、故障報警2、參數(shù)顯示與報警

8、的指示3、打印記錄4、延時報警5、閉鎖報警6、延伸報警7、值班報警8、功能試驗9、自檢10、備用電源的自動投入1、ERpro100 經(jīng)濟版 它是一種采用低端PLC，點數(shù)較少、要求不高監(jiān)測報警系統(tǒng)，修改靈活，價格低廉，適用于內(nèi)河船只。方案優(yōu)勢：采用GE VERSAMAX系列PLC穩(wěn)定可靠采用集中式采集，維修維護(hù)方便價格便宜，適用于采集點較少，要求不高的國內(nèi)船只。2、標(biāo)準(zhǔn)版系統(tǒng)方案 (ERpro200)方案特點： 選用的設(shè)備都獲得各大船級社的認(rèn)證 模塊化的系統(tǒng)處理保證了處理速度 處理器及顯示器采用雙冗余設(shè)計 主要網(wǎng)絡(luò)采用雙總線設(shè)計 本地安裝遠(yuǎn)程信號采集單元至傳感器可以減少傳感器電纜的復(fù)雜性，節(jié)省電

9、纜的花費和安裝的時間。較短的電纜長度可以不僅減少安裝的重量，還能抗電磁干撓。 多種報警顯示功能，滿足船東個性化的需求 多路備用輸入輸出通道，滿足多種控制功能 能靈活擴展多種通訊接口 延伸報警板符合船員使用習(xí)慣，簡單易懂 通用電氣的全球維護(hù) 采用多重冗余安全性高，價格適中，適用于普通商船。3、豪華版系統(tǒng)方案 (ERpro300)方案優(yōu)勢：采用更先進(jìn)的PAC Rx3i 冗余PLC，高速底板，更快的處理速度，同樣支持現(xiàn)有的90-30模塊及Versamax I/O，保證了價格優(yōu)勢。通訊總線全部實現(xiàn)雙網(wǎng)模式即雙網(wǎng)卡、雙網(wǎng)關(guān)，全面提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩钥蔁o限擴展性，工控機、觸摸屏及延伸報警板均可通過網(wǎng)絡(luò)無限

10、擴展延伸報警板更可提供輪機員呼叫系統(tǒng)及死人報警系統(tǒng)，一機多用，經(jīng)濟實用能夠在采集站中就地顯示當(dāng)前采集箱的狀態(tài)，方便輪機員維護(hù)維修。使用范圍：采用最先進(jìn)的PAC系統(tǒng)，安全穩(wěn)定，適用于各種大中型要求較高的船只。4、超級版系統(tǒng)方案 (ERpro400) 全面集成船上各個系統(tǒng)，成為全船監(jiān)測報警及控制系統(tǒng)，在豪華版的基礎(chǔ)下增加了以下功能： 增加了多個串口，可以其他系統(tǒng)進(jìn)行不間斷的通訊，例如火災(zāi)系統(tǒng)，液位報警系統(tǒng)，各個發(fā)動機報警信號，主機報警信號等。 增加了閥門遙控及泵遙控功能，能夠在同一個系統(tǒng)中控制重要的閥門及泵。包括在危險區(qū)域的閥門，我們將提供防爆的I/O模塊直接安放在ZONE1或是ZONE0區(qū)，對防

11、爆區(qū)的閥門進(jìn)行控制。 增加了電站功率管理系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娬具\行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提高了其安全性。提供多種型號的延伸報警板可根據(jù)系統(tǒng)需要對報警組進(jìn)行區(qū)分，并能發(fā)出不同的聲響達(dá)到與其他報警進(jìn)行區(qū)別的效果 能提供更多人性化方案供船東選擇 采用全冗余系統(tǒng)，集成各個子系統(tǒng)，成為全船監(jiān)測報警及控制系統(tǒng)，適用于LNP,LPG，超大型等要求很高的船只。三、ERPRO機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的硬件組成1、可編程控制器 控制系統(tǒng)采用Controllogix冗余系統(tǒng),CPU冗余，當(dāng)任一CPU發(fā)生故障都能自動切換到備用CPU；與上位系統(tǒng)通訊采用是以太網(wǎng)雙網(wǎng)卡冗余，保證與上位系統(tǒng)的無中斷連接；控制器與遠(yuǎn)程信號采集站之間也采用Cont

12、rolNet雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上任何一點的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)出現(xiàn)故障或損壞，系統(tǒng)會自動切換到正常的網(wǎng)段；以上的所有冗余切換都能在ms級別時間內(nèi)完成，使整個系統(tǒng)處于無擾動切換工作狀態(tài)。2、遠(yuǎn)程采集點 遠(yuǎn)程的I/O模塊都能方便地在軟件中進(jìn)行配置，無需進(jìn)行其它軟件的地址映射，包括模擬量的模塊性能組態(tài)直接通過軟件組態(tài)，無需硬件設(shè)置或編程處理。3、防爆型采集點 在同一個系統(tǒng)中，可以選擇本質(zhì)安全的遠(yuǎn)程I/O站，通過專用的隔離模塊及本安電纜把普通環(huán)境應(yīng)用的模塊與危險環(huán)境隔離，應(yīng)用環(huán)境是經(jīng)北美標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的，無需額外的防暴柜處理。采用GE Fanuc 90-30雙機熱備PLC系列及雙Genius Bus現(xiàn)場總線作為控制站進(jìn)

13、行數(shù)據(jù)處理，采用VersaMax I/O系列作為遠(yuǎn)程站進(jìn)行信號采集。（1）90-30雙機熱備（PLC系列） 功能強大、使用靈活，可以用于簡單到復(fù)雜的應(yīng)用。擁有開放的通訊結(jié)構(gòu)，支持眾多通訊協(xié)議。能簡便的與其他設(shè)備，如子鐘、VDR等設(shè)備進(jìn)行通訊（2）VersaMax系列 I/O 為當(dāng)今開放式系統(tǒng)提供了簡便快捷的解決方案。因其模塊化，熱拔插能力和方便的接線方式，使其很容易為人所接受，而不需要過多培訓(xùn)和維護(hù)。（3）延伸報警板 采用CANBUS廣播式通訊模式，能迅速的將報警信號傳送到駕駛室、公共場所、輪機長室，值班員住所及公共場所。（4）人員傷亡報警系統(tǒng) 人員傷亡報警系統(tǒng)，分起停盒和復(fù)位盒。主要為了保護(hù)

14、輪機員在機艙中及其他危險區(qū)域進(jìn)行巡邏或維修。起停盒放置在機艙入口處，采用鑰匙型旋鈕，反正其他船員隨意起動系統(tǒng)。復(fù)位盒放置在機艙中，當(dāng)系統(tǒng)啟動后，每27分鐘，激活預(yù)報警，30分鐘輪機員未復(fù)位，則激活全船報警，表示出現(xiàn)人員傷亡。（5）QuickPanel View觸摸屏 QuickPanel View是一個強大的軟硬件一體化的解決系統(tǒng)，支持多種通訊方式?？梢酝ㄟ^以太網(wǎng)直接安裝到各個船員辦公室，隨時監(jiān)控報警系統(tǒng)的狀態(tài)和主要設(shè)備的參數(shù)。觸摸屏 觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程

15、式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo)，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 從技術(shù)原理來區(qū)別觸摸屏，可分為五個基本種類：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電

16、容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺；紅外線技術(shù)觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容技術(shù)觸摸屏設(shè)計構(gòu)思合理，但其圖像失真問題很難得到根本解決；電阻技術(shù)觸摸屏的定位準(zhǔn)確，但其價格頗高，且怕刮易損；表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰不容易被損壞，適于各種場合，缺點是屏幕表面如果有水滴和塵土?xí)褂|摸屏變的遲鈍，甚至不工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。 1、 電阻式觸摸屏 這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要

17、部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時，兩層導(dǎo)電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計算出（X，Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。 2、電容式觸摸屏、電容式觸摸屏 是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容

18、式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層納米銦錫金屬氧化物 ，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層,夾層納米銦錫金屬氧化物涂層作為工作面,四個角上引出四個電極，內(nèi)層納米銦錫金屬氧化物為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。 3、紅外線式觸摸屏、紅外線式觸摸屏 紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣

19、來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。 早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動作等技術(shù)上的局限，因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題，第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進(jìn)，但都沒有在關(guān)鍵指標(biāo)或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適

20、宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢。 采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流。 過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數(shù)目決定，因此分辨率較低，市場上主要國內(nèi)產(chǎn)品為32x32、40X32，另外還有說紅外屏對光照環(huán)境因素比較敏感，在光照變化較大時會誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達(dá)到了1000X720，至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個弱點。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實現(xiàn)了1000*720高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識別，可長時間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且