一种高可靠性船用水密门监控系统设计.pdfVIP

高可靠性船用水密门监控系统 郑月节 李海全 马君 摘 要：介绍一种船用水密门监控系统，阐述监控主机、控制模块、报警模块、 协议转换模块的功能。该系统通过RS485总线进行组网，采用分散控制、集中管 理的模块化设计思想，能够就地及远程控制水密门的状态、自动监测系统的各种 状态信息，并对系统故障进行实时显示、蜂鸣器报警、记录等功能。提高船舶自 动化水平，确保船舶在航行中的安全性。 关键词：船用水密门；监控系统；RS485总线 引言 船舶自动化设备是为船舶配套的核心装备之一，包括机舱自动化、航行自动化、船岸信 息一体化、阀门遥控等子系统，其中水密门监控系统推动了船舶自动的进程和“智能型”船 [1-2] 舶的实现 ，该系统用于确保船舶在行驶过程中的安全性，其主要负责监测船舱内与水密 门相关的动力设备的运行状态和运行参数，可以自动监测设备在运行中发生的故障，并记录 [3-4] 保存故障信息，发出声光报警信息 。本文介绍了一种基于RS485 总线的水密门监控系统， 该系统可以与船载航行数据记录仪连接，记录水密门在船舶航行过程中状态信息，且具有可 靠性高、抗干扰能力强、组网灵活、方便扩展、易于维护等特点。 1 船用水密门监控系统 1.1 系统结构图 本船用水密门监控系统充分考虑水密门系统的自身的特性，主要从系统安全可靠出发， 兼容系统的操作性、维护性、可扩展性，整个系统采用模块化设计，主要由以下 个部分组 4 成：监控主机 （ ）、控制模块 （ ）、报警模块 （ ）、协议转换模块 TPC7062K AWD16-C AWD16-A （ ），所有模块通过 总线进行组网 （如图 所示）。 AWD16-V RS485 1 图 系统网络结构图 1 系统的监控主机与协议转换模块安装在船舶驾驶室中控操作台内，控制模块与报警模块 布署在船舱内水密门现场。控制模块和报警模块通过RS485 接口与监控主机连接，协议转换 模块通过RS232 接口与监控主机连接、通过RS485 接口与船舶航行记录仪连接，形成网络系 统。每个系统由一个监控主机、一个协议转换模块、若干个控制模块、若干个报警模块组成， 其中每扇水密门配置一个控制模块与一个报警模块。 1.2 系统工作原理及流程 1.2.1 系统工作原理 监控主机通过RS485总线周期性读取控制模块与报警模块的状态信息，实时的显示水 密门的状态，记录开关门及系统的报警信息，并负责向协议转换模块发送标准的 Modbus-RTU 协议报文；当协议转换模块接收到监控主机发送来的报文时，将其转换为VDR 报文，然后发送至航行记录仪中；监控主机也可控制现场的控制模块，进行远程关门动作。 控制模块及报警模块的输入端与现场的信号线连接，实时的采集现场的状态信息并判 断，做出相应的动作及报警指示。 1.2.2 系统工作流程 系统软件设计分为：用C 语言编写控制模块、报警模块以及协议转换模块；用脚本语 言编写监控主机。系统工作流程图如图2 所示。系统通电后，首先进行初始化，完成初始化 后，监控主机向控制模块、报警模块发送报文，以完成对系统状态的显示、记录及传送，协 议转换模块向监控主机发送查询报文，判断是否需要发送VDR 报文。若系统无故障，则正 常运行，否则，进行系统进行相应指示报警。控制模块、报警模块正常工作过程为：首先， 采集控制模块及报警模块共16 路的信号输入，然后对其进行逻辑预算以及关系判断，若不 满足报警条件，则继续采集信号，进行逻辑运算；若满足报警条件，相应的继电器输出报警， 对应的LED 指示灯则闪烁、点亮或熄灭。报警产生后，可人为消音或在规定的时间内自动消 音；协议转换模块的正常工作过程为：给监控主机发送查询报文，若回送的报文中有报警及 开关门动作信息时，则将读取到的Modbus 协