第十七章網(wǎng)絡型監(jiān)視與報警系統(tǒng)

隨著現(xiàn)場總線技術的不斷完善，在新造的船舶中，越來越多地采用網(wǎng)絡型監(jiān)視與報警系統(tǒng)。網(wǎng)絡型監(jiān)視與報警系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線網(wǎng)與以太網(wǎng)相結合的網(wǎng)絡結構。現(xiàn)場測控儀表中內置微處理器。多個現(xiàn)場測控儀表通過現(xiàn)場總線互連成底層控制網(wǎng)絡，通過網(wǎng)關與上層監(jiān)控計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，上層監(jiān)控計算機則互連成以太局域網(wǎng)，實現(xiàn)對機艙設備的集中監(jiān)視與管理。從而形成全分布式的網(wǎng)絡型監(jiān)視與報警系統(tǒng)。集大輪機自動化第一節(jié)DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的結構組成圖19-1-1

DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的結構框圖集大輪機自動化一、分布式處理單元DPU分布式處理單元DPU是系統(tǒng)的核心單元，它配備了CPU和智能化I/O通信接口，DPU實現(xiàn)對機艙設備的參數(shù)監(jiān)測和過程控制。每種DPU具有不同的模擬量或開關量通道數(shù)目，以滿足不同機艙設備的監(jiān)視與控制需要。機艙設備的控制軟件和控制參數(shù)可從遠程操作站ROS下載并存儲在DPU中，通過遠程操作站的人機界面，可實現(xiàn)對各機艙設備的集中監(jiān)視與管理。分布式處理單元DPU分布在機艙各處，一方面作為傳感器和執(zhí)行器的I/O接口，直接與傳感器和執(zhí)行器相連，另一方面通過CAN總線與上層網(wǎng)絡相連，從而實現(xiàn)上層網(wǎng)絡對機艙設備的監(jiān)視和控制。集大輪機自動化

DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)中的DPU模塊類型和功能

模塊類型功能RAi-1616通道模擬量輸入模塊RDi-3232通道數(shù)字量輸入模塊，觸點信號RDi-32A32通道數(shù)字量輸入模塊RDo-1632通道繼電器輸出模塊RAo-88通道模擬量輸出模塊，輸出信號為±10VDC或0~20mADCRAi-10tc10通道熱電偶輸入模塊，量程為：±50℃、±200℃、0~600℃RIO-C1混合模塊，有21個模擬量和數(shù)字量輸入或輸出通道RIO-C2混合模塊，有8個模擬量和數(shù)字量輸入/輸出通道

集大輪機自動化

分布式處理單元DPU具有以下特點：（1）所有DPU模塊均采用統(tǒng)一的機械和電氣設計。（2）DPU具有參數(shù)存儲功能，能夠獨立完成參數(shù)的監(jiān)視、報警和控制。（3）DPU具有完備的通信功能，配備雙CAN總線接口，DPU單元之間通過冗余的CAN總線進行通信，一個DPU的信號可以被其他DPU使用，DPU還配備有RS422或RS485串行接口，以便和其他外部設備進行通信。（4）每個DPU均內置CPU，預先針對不同的監(jiān)控任務進行編程處理，可以在遠程操作站ROS上對DPU進行遙控組態(tài)，DPU具備報警功能、控制功能、安全保護功能等。（5）DPU的電源、I/O通道與通信總線間的連接采用光電耦合實現(xiàn)電氣隔離，若某模塊損壞，不會影響電源、通信總線或傳感器。（6）DPU具有強大的自檢功能。在遠程操作站ROS和現(xiàn)場操作站LOS上，可實現(xiàn)對DPU的監(jiān)視、控制和參數(shù)調整。集大輪機自動化二、遠程操作站ROS遠程操作站ROS由PC機、操作控制面板OCP、鼠標、顯示屏和打印機組成。ROS通常設置在集控室、駕駛臺和甲板艙室。ROS一方面可以接受各個DPU送來的機艙現(xiàn)場信息，另一方面還能向DPU發(fā)送操作指令、控制參數(shù)和程序包。三、現(xiàn)場操作站LOS

現(xiàn)場操作站LOS用于在機艙現(xiàn)場對各個DPU模塊進行操作，在LOS面板上可以訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU，可以查看DPU中的過程變量、對DPU所監(jiān)控的設備進行現(xiàn)場操作、參數(shù)調整和模塊自檢操作等。集大輪機自動化四、移動式操作站MOS

移動式操作站MOS可以方便地實現(xiàn)各種操作站功能，MOS還可用作LOS、ROS或駕駛臺值班監(jiān)視系統(tǒng)的顯示單元。五、值班呼叫系統(tǒng)WCS

DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)在駕駛臺和輪機員艙室及公共場所設有延伸報警裝置。駕駛臺的延伸報警裝置稱為WBU，而艙室及公共場所延伸報警裝置稱為WCU。WBU和WCU通過CAN總線與ROS進行通信連接，形成值班呼叫系統(tǒng)WCS。

集大輪機自動化六、網(wǎng)關在不同網(wǎng)絡類型及不同網(wǎng)段之間需要有一個專門設施來轉換網(wǎng)絡之間不同的通信協(xié)議或在不同數(shù)據(jù)格式之間進行數(shù)據(jù)翻譯，這一設施稱為網(wǎng)關。在DCC20系統(tǒng)中，共有兩種網(wǎng)關，即系統(tǒng)網(wǎng)關SGW和CAN總線雙處理器網(wǎng)段控制器dPSC。（1）系統(tǒng)網(wǎng)關SGWSGW是CAN總線網(wǎng)和Ethernet網(wǎng)之間的網(wǎng)關，實現(xiàn)CAN與Ethernet兩種網(wǎng)絡之間的冗余連接，進而實現(xiàn)DPU和ROS之間的雙向信息傳輸。其主要任務是：

①接受來自于CAN總線的信息，對ROS進行刷新；②管理從ROS發(fā)送到DPU或LOS的操作指令、參數(shù)和程序。

集大輪機自動化（2）雙處理器網(wǎng)段控制器dPSCCAN網(wǎng)絡最多能支持110個節(jié)點，即在CAN總線上最多能掛接110個DPU模塊。當系統(tǒng)規(guī)模較大時，往往需要對CAN網(wǎng)絡進行擴展，即把CAN網(wǎng)絡擴展成上下兩層，上層叫全局CAN總線，下層稱作局部CAN總線。dPSC就是用于擴展局部CAN總線的專門設備，一個dPSC模塊共有4個CAN網(wǎng)絡接口，其中2個冗余接口連接上層全局CAN總線，另外2個連接下層局部CAN總線。dPSC還提供了2個RS422/485串行通信接口，用于連接其他具有數(shù)字通信功能的控制系統(tǒng)或設備。集大輪機自動化

第二節(jié)DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的系統(tǒng)功能一、監(jiān)視與報警功能監(jiān)視與報警是DCC20系統(tǒng)中最重要的功能之一，這一功能使系統(tǒng)能夠對機艙設備的運行狀態(tài)和參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)視，并在發(fā)生異常時進行報警。1、模擬量監(jiān)視和報警2、開關量監(jiān)視和報警3、報警閉鎖4、接受其他系統(tǒng)的報警信息5、報警確認6、柴油機排氣溫度監(jiān)視7、歷史參數(shù)曲線監(jiān)視8、油耗經(jīng)濟性監(jiān)視9．設備運轉計時監(jiān)視集大輪機自動化二、綜合控制功能DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)除了對機艙設備狀態(tài)和參數(shù)進行監(jiān)視和報警之外，還可實現(xiàn)對設備的控制。與設備控制有關的各種數(shù)據(jù)采集、信號處理和控制功能均由和設備相連的各個DPU完成。這一解決方案使得一旦遠程操作站ROS出現(xiàn)故障時能夠確保進行有效的機旁操作。1、泵的控制泵的邏輯控制程序及其起停極限值數(shù)據(jù)通過遠程操作站ROS下載并存放于各個DPU。泵的控制可在ROS上進行遙控操作。由于程序和數(shù)據(jù)存放于DPU，因此即使ROS停止運行，也能保證泵邏輯控制的正常進行。集大輪機自動化2、閥門遙控在DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)中，閥門遙控是通過DPU和ROS實現(xiàn)的。閥門控制操作程序存放于DPU內，DPU與ROS進行通信。在ROS中，可通過OCP對管路系統(tǒng)中的相應閥門進行操作，操作命令傳送至機艙現(xiàn)場DPU模塊，并通過執(zhí)行機構指揮閥門動作，同時，反映閥門位置的狀態(tài)信息則通過傳感器送至DPU作為反饋信號。

集大輪機自動化3、PID過程反饋控制PID控制器是ROS中一個軟件模塊，其控制規(guī)律通過軟件算法實現(xiàn)。PID軟件模塊可以下載到與控制回路相關的DPU中，這些DPU通過模擬量輸入通道輸入被控量測量值，在DPU內部與設定值比較得到偏差，經(jīng)控制算法計算后，再由模擬量輸出通道送至執(zhí)行機構，形成閉合的控制回路。

集大輪機自動化4、輔助設備的控制

若在CAN網(wǎng)絡上掛接必要的DPU，并配置相應的軟件模塊，DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對輔助設備進行自動控制。來自設備的各種開關量和模擬量通過DPU的輸入通道采集，經(jīng)控制程序處理后，再由輸出通道輸出開關量信號對設備進行邏輯控制或輸出模擬控制量，進行參數(shù)反饋控制。集大輪機自動化第三節(jié)DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的管理維護要點

DCC20是一個集監(jiān)視、報警和控制功能于一體的全微機系統(tǒng)。以下僅從遠程操作站ROS和分布式處理單元DPU兩個方面簡要介紹DCC20監(jiān)視與報警系統(tǒng)的管理維護要點。一、遠程操作站ROS管理維護1、熟悉系統(tǒng)ROS的軟件系統(tǒng)具有內建的在線測試和程序自診斷功能，只要與ROS相連的內部或外部設備出現(xiàn)故障，多數(shù)情況都可以在屏幕上顯示出故障代碼。因此，必須熟悉說明書，以便快速查閱故障代碼所對應的可能故障原因及其排出方法。集大輪機自動化2、定期進行系統(tǒng)測試每周進行一次系統(tǒng)測試，以確定報警系統(tǒng)正常工作、報警打印、聲光報警和其他報警指示工作正常。3、ROS的系統(tǒng)設置要進行各種系統(tǒng)設置，特別是網(wǎng)絡設置和CAN節(jié)點設置。為防患于未然，必須對ROS軟件進行必要的備份。4、ROS停機操作說明書規(guī)定了嚴格的停機操作步驟，因此停機操作必須嚴格按照規(guī)定的程序進行。

集大輪機自動化二、分布式處理單元DPU的管理維護當DPU模塊出現(xiàn)異常時，根據(jù)報警顯示信息可確定相應模塊所在的物理位置。所有DPU模塊均設有5個狀態(tài)指示燈，根據(jù)指示燈的不同狀態(tài)組合可以分別采取模塊斷電重啟或從ROS對模塊進行重新加載等措施，若故障依然存在，則應考慮更換模塊。更換DPU模塊時需要考慮以下問題：（1）模塊更換要按說明書規(guī)定的步驟進行，更換完畢要對新模塊進行初始化設