基于現場總線技術的自動化機艙監測系統的設計研究

天地（常州）自動化股份有限公司 張 建

基于現場總線技術的自動化機艙監測系統的設計研究

天地（常州）自動化股份有限公司 張 建

自動化機艙的顯示系統在改造后由兩大基本部分組成：(1)以圖像的形式來綜合論述基本概貌。(2)以實時顯示控制、打印記錄和攝像監控為主要內容的實時監控系統。這樣的形式很有利于初次培訓學員對其的理解，和認識學習。各類實測傳感器的加入和設置，使管路系統能夠進行實時報警。當某傳感器的肖像被鼠標器選中拖動時，參數的單點模擬顯示和直方圖等便可以直接的被調用。按照管路流體的實際操作情況，將其設計成流動的狀態。其中，流水線的粗細及顏色可以隨意的變動和設定。

傳感器；檢測系統；現場總線技術；信號服務

現場總線技術使船舶自動控制技術得到了進一步的提高，從20世紀九十年代中期擴展到船舶行業領域以來，帶來了巨大的社會效益和經濟效益?？刂葡到y之所以在安裝設計到正常運行及常規維修等方面都具有明顯的優越性，是因為現場總線技術在船舶上的廣泛應用造就的。隨著計算機的廣泛運用和船舶自動化技術的不斷創新，越來越多的機艙實驗室控制系統需要更新技術和設施。舉例來說，由于上位機的的價格比在上升，那么相對于的管理軟件技術也要隨之提升。本文將以現場總線技術的自動化檢測技術為核心，從基礎開始，簡析硬件結構和軟件功能、信號測量、報警、顯示、以及設置參數等方面的技術。

一、簡析總線技術自動化監測控制系統

現場自動化控制體系主要體現在數字化和網絡化這兩大方面。是一種集全分散；智能、數字；多點、多站、多變量；雙向的用于現場儀表、控制室和控制系統之間的分散式通信系統。是嚴格按照國家標準化組織的現場總線性網絡。具有系統的開放性、結構的高度分散性、可互操作性、對環境適應能力強、設備智能化和功能自治化等特點。

1.高度的開放性使現場總線控制系統，能夠把不同廠商的設備儲存及網絡運用融合一體，可通過網絡統一組態現場設備和功能塊，構成現場總線控制體系。從而實現對同層、不同層網絡的互聯和網絡數據庫的共享。

2.在多臺現場設備中，由于模塊的分散性和可統一組態性，使得用戶能夠根據自身需要，自由隨意的挑選各種功能塊，從而達到徹底分散控制的目的。

3.作為一種串行數字通信鏈路，研究者專門為現場實時控制設計了現場總線?？垢蓴_性能強，精度較高是其主要特點。在惡劣的環境下依然能夠很好的服務，也能夠滿足一些特殊場合的防爆要求。主要用于辦公自動化領域。

二、總線技術自動化檢測系統的設計分析

當今，現場總線性技術自動化檢測系統已經得到了較高水平的發展，并取得了良好的效果。但是，社會在進步，科技在創新，船舶自動化檢測技術也逐步向數字化發展方向靠攏，形成了以分散型，開放性和數字通訊等為特點的總線技術結構體系。研究證明新的檢測系統在實踐中具有良好的運用效果，無論是在系統工程的設計上，還是在管理維護施工過程中，以及在開發費用等方面都明顯的體現了其作用價值，具有很高的優越性。開放性、數字通信處理特點和分散化控制模式，很大程度上滿足了船舶自動控制體系的要求。

1.為了更方便快捷的實現對總線技術自動化檢測系統的管理和控制，在船舶機艙中選取了88個比較典型的工況參數，其中包括兩個脈沖量。32個開關量、54個模擬量。以它們為研究對象，借助LonWorKs網絡維修和管理工具，研究改造增強監控系統自檢能力的方法。

2.在改造中，需要用到液位傳感器、速度傳感器、壓力傳感器等多種傳感器。自動化機艙的顯示系統在改造后由兩大基本部分組成，一、以圖像的形式來綜合論述基本概貌。二，以實時顯示控制、打印記錄和攝像監控為主要內容的實時監控系統。這樣的形式很有利于初次培訓學員對其的理解，和認識學習。各類實測傳感器的加入和設置，使管路系統能夠進行實時報警。當某傳感器的肖像被鼠標器選中拖動時，參數的單點模擬顯示和直方圖等便可以直接的被調用。按照管路流體的實際操作情況，將其設計成流動的狀態。其中，流水線的粗細及顏色可以隨意的變動和設定。為了使顯示的形式多種多樣化，在框架的選用格式上，我們采用了WINDOWS下拉菜單條。當管路中流體中各個傳感器處于激活和圖形顯示狀態時，綠色為正常監控值，紅色則為報警。

3.為實現對各個環節故障的預測和診斷，使檢測數據分析更加的準確和精密，系統將以人工神經網絡ANN為主要預測方法，進行趨勢分析自動化機艙的現場總線采集技術。通過早期診斷ANN可能出現的故障系統，對突變采集數據直接進行診治。這就大大提高了總線技術自動化檢測的速度和效率。

三、自動化檢測系統設計發展特點

近幾十年來，由于誕生了開放式現場總線技術，使得工業管理現場總線系統FCS逐步取代了集散式控制系統DCS。自動化檢測系統設計中的開放性現場總線技術，是一種集全分散；智能、數字；多點、多站、多變量；雙向的用于現場儀表、控制室和控制系統之間的分散式通信系統。是嚴格按照國家標準化組織的現場總線性網絡。這一取代過程使工業過程控制系統智能化網絡化特點逐步明顯起來。

1.FCS的全數字化，具有更高可靠性的純數字通信使用技術，能夠對更復雜、更精確的信號進行處理，并且現場總線性控制系統里的數字信號不受普通噪音的干擾。從傳感器到變送器和調節器，一直處于數字信號服務中，使數字通信的查錯功能大大的提高。

2.現場總線控制系統具有可維修性，經濟性和可靠性等特點。是通過采用數字總線式來減少連線帶來的不可靠性。并逐步取代了一對一的I/O連線。在降低布線成本的同時，達到節約調試、電纜和維護的成本。

3.當現場總線連接到DSC上時，它的很多優勢是無法發揮出來的，由于功能塊組態、診斷、效驗、設備自身信息等的無法完全映射，使得DSC并不適用于現場總線的集成。當然兩者同時存在是有可能的。

4.FCS是由現場設備實現控制回路的，使各個部分的控制全部分散到現場，是一種完全分散式的控制。這一特點，更有利于用戶根據實際需要做適當的選擇。

5.功能模塊及其參數的標準化是實現現場總線自動化設備可操作性的必要條件。使用戶能夠在性能、質量和價格方面進行更好的硬件選擇。具有很好的可互操作性。

四、結語

由于計算機網絡、通信接收技術、數字化處理技術的不斷進步，使得船舶自動化產品向數字化方向發展的進程不斷的加快。研究證明新的檢測系統在實踐中具有良好的運用效果，無論是在系統工程的設計上，還是在管理維護施工過程中，以及在開發費用等方面都明顯的體現了其作用價值，具有很高的優越性。開放性、數字通信處理特點和分散化控制模式，很大程度上滿足了船舶自動控制體系的要求，是當代船舶自動化機艙檢測的發展方向。

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