船舶机舱设备运行数据采集系统的研制
时间：2020-12-14 20:03:26 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：为了能够在最短的时间内了解到船舶机舱设备运转的综合信息与运行状态，船员需要对船舱机舱的工作状态参数进行实时监测，这时能够进行远程集中监控的无线网局域技术就能使船员的工作效率得到很大程度上的提升。本文笔者就采集系统的一些基本功能与要求对船舱机舱设备的运行采集系统的一些方案以及船舱机舱的动力设备运行状态参数进行研究探讨。
关键词：船舶机舱设备；数据采集系统；无线局域网；实时监测
由于船舶的主机、发电机以及机舱等设备在正常的航行中的工作状态和数据参数都随时发生着改变，为了能够及时并且随时随地了解到船机舱的运行状态，这时机舱内如果能够有一套完备的自动监控系统就能够使船员方便的对船舶行驶状态进行监控。作为实现船舶自动化运行的主要部分的自动监控系统可以提供准确的船舶运行状态的参数，并且对于船舶机舱实现无人驾驶的功能也有着至关重要的作用。目前我国的船舶机舱的自动监控系统多是由多微机分层监控系统组成，该系统拥有可实现数据监控、显示、报警、历史数据存储等功能的完备的网络化监控系统，能够通过分散控制，集中监控以及管理系统等结构实现船舶机舱监控系统的安全可靠性。
一、船舶机舱设备运行数据采集系统的主要功能
（一）采集系统可以实现显示检测的列表数据。船舶机舱中用于显示机舱内运行设备的数据参数的采集设备软件是上位机组态软件，并且其内部的列表功能能够实现将所采集的参数根据一定的规律特征显示出来，而船舶机舱在进行运行时船员需要监测采集的参数主要包括参数的序号、监测点名称、变量名、实际监测到的值、参数单位以及参数的上下限值等方面。
（二）采集系统的人机界面显示。对于船舶机舱中主机、辅机以及其他一些设备参数的显示主要由虚拟模型和仪表来完成。这时其主要显示的参数主要包括主机排气和冷却水进出口的温度、滑油进机的压力以及所有发电机的压力和温度等。
（三）采集系统可以实现报警显示。船舶机舱的采集系统在船舶运行时对采集到的参数与船舶的先前设定值进行比较分析，如果检测到的参数数据与设定的参数值相差很多的话，采集系统中的监测系统就会对监测到的参数进行红色标记，并且能够及时向船员做出报警警示或者进行紧急处理工作，可以在很大程度上减少船舶的损坏以及保障船舶中人员的人生安全。
二、设计采集系统需要注意的几个方面
（一）系统的安全性。由于船舶机舱的内部构造很复杂，为了能够实现船舶的运行，机舱内往往会装载一些容易自燃、易爆的设备，这时对于采集系统中所需的电缆的铺设问题就会显得尤为重要，它需要相关的船舶技术人员按照严格的技术标准进行采集系统电缆的铺设。
（二）采集系统的稳定性。采集系统中的监测系统能够在一定程度上保障船舶在复杂环境中进行长时间的安全运行，因此它对于监测系统的稳定性有着很高的要求。其中拥有良好稳定性的线路连接、硬件设备以及软件设计等部分对于船舶进行安全行驶与运行有着关键性作用。
（三）采集系统的可维护性。拥有可维护性的采集系统装置不仅对于设备在安装方面具有便捷、方便的要求，对于其拆卸以及更换也应具有便捷性功能。
（四）采集系统的扩展性。考虑到采集系统的采集站需要根据需要能够进行扩容，在对采集系统进行设计时，选取PLC（Programmable Logic Controller）I/O模块以及接线端子时需要进行余量考虑。
三、机舱设备运行数据采集系统的硬件设计
（一）电缆选型要求。船舶所用的电缆需要金属不透性护套或者非金属不透套护套，当然对于一些有凝结水和有害蒸汽出现的场所需要用特殊材质的电缆进行铺设。而船舶机舱中所需的电缆设备的材质有着更高的要求。由于机舱中的环境非常复杂，因此它要求铺设在此的电缆拥有极高的抗腐蚀功能、耐油形、能够防火、防挤压以及抗电磁干扰等性能。
（二）PLC模块选型以及布置。在能够满足采集系统设计的情况下，PLC一般会采用具有可靠性、方便维护以及性价比很高的控制器。由于采集系统需要在情况复杂的机舱设备中进行大量的数据采集，以及需要在后期对采集设备进行维护和容量扩展，船舶在进行PLC布置时一般采用A-B PLC，因为其具有较高的稳定性，功能很齐全，更能够进行便捷的模块连接和配置。
（三）PLC采集站的设计。采集柜的存在是为了使各个模块和部件可以实现方便快捷的安装、拆卸以及线路连接，因此在PLC的各個模块都需要进行采集柜的设计。而对于需要放置重要设备的控制箱也拥有着较高的技术要求，其中包括需要其能够进行自主散热以及拥有照明、防护等级、铭牌等。
（四）PLC模块的接线设计。CPU、电源、I/O模块的设计都属于PLC模块设计的主要范畴，因此在进行PLC设计时设计者需要对各个模块的接口原理进行熟悉，了解各个接口存在的功能以及各个模块之间的差异，这些工作都有助于减少工作量以及避免冗余。
四、机舱设备运行数据采集系统的软件设计
（一）PLC模块组态。在进行模块组态时，应当首先创建能够存储控制器的逻辑、组态、数据以及文档的工程文件，并且同构PLC的模块位置对控制器以及信息进行控制器类型、名称、机架大小以及槽点等方面的组态。在控制文件中对I/O进行属性的配置可以实现控制器与I/O之间的通信，以及对硬件设备与工程文件进行匹配。
（二）I/O地址的分配。软件需要进行I/O地址分配是在PLC按照特定的逻辑顺序组合在机架上安装以后所需要做的工作，这种工作有助于CPU控制器根据逻辑地址对各个模块的物理地址进行访问。
（三）数据采集程序的设计。PLC程序的编写是在所有模块的硬件组态完成之后进行的，这些程序的编写运行有助于现场设备的信号采集工作，并且能够就采集到的数据进行处理以及做出逻辑上的判断。以线性规则改变的模拟量在程序设计时作为主要的设计对象。
五、结语
数据采集设备作为船舶机舱设备中的关键部件，对于帮助船员进行船舶运行时机舱的行驶运行状态的监控有着至关重要的作用。但是由于船舶机舱的内部构造环境较为复杂以及船舶后期维护技术不够成熟等问题导致当前我国的船舶机舱采集设备存在很多不足之处。希望通过本文的一些研究工作能够对采集系统的研制工作有些帮助。随着时代的发展，我国的船舶技术要走的路还很长，它需要我们每一位建设者的努力与贡献。
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