专利名称：一种基于opc技术的船舶机舱数据测控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶系统，尤其是基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统。
背景技术：
已知的船舶机舱数据测控技术主要是把现场智能仪表、PLC控制器与基于IPC的人机界面操作站集成在一起，通过动态数据交换技术(DDE)实现。其缺点是(1)以前采用 动态数据交换技术，它对设备层、控制层与上位机HMI的数据交换与处理不多的情况下，还 是可行的，但系统规模大了，就有困难了 ；(2)控制网络的底层设备，不同厂家的设备具有 不同的通信机制，底层通信模块接口复杂，并无统一标准，不具有开放性、通用性，不利于先 进技术的集成及先进控制技术在船舶中的应用。(3) I/O接口驱动软件开发工作量大，而且 不通用，不利于信息的采集。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控 系统，使在恶劣环境、复杂系统、设施众多、信号数据量大，可变因素较多、过程控制复杂的 船舶机舱下，实现船舶管理层与船舶现场系统之间的数据传输更加快捷方便、可靠，并实现 船舶信息系统的集成。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种基于OPC技术的船舶机舱 数据测控系统，船舶管理层包括集控室、驾驶室、轮机长室、大管轮室、二管轮室，船舶现场 系统包括主机系统、辅助锅炉系统系统、中央空调系统、电站；船舶管理层与船舶现场系统 之间设有CAN-BUS现场总线网络和TCP/IP网络，主机系统、辅助锅炉系统系统、中央空调系 统、电站分别设有CAN总线模块，所述的各个CAN总线模块分别与CAN-BUS总线网络连接； 所述CAN-BUS现场总线网络与TCP/IP网络之间设有冗余主机、冗余从机，冗余主机和冗余 从机中均设有OPC服务器，所述OPC服务器设有CAN总线接口，所述CAN总线接口与CAN-BUS 总线连接，冗余主机和冗余从机分别通过TCP/IP网络与集控室、驾驶室、轮机长室、大管轮 室、二管轮室连接通信。利用CAN总线模块采集主机系统、辅助锅炉系统系统、中央空调系统、电站中一些 比较重要的参数(如电压、电流、水压、转速、扭矩、温度等)，然后通过CAN-BUS总线网络传 输到OPC服务器中，再由OPC服务器对数据进行集中处理，船舶管理层的客户机通过OPC机 制访问现场设备信息，最后通过TCP/IP网络将数据发送到集控室，并在集控室的监视装置 中反映。其中，数据信息可以储存在冗余主机中，以便以后对数据进行翻查。作为改进，设有PLC控制器，所述PLC控制器通过RSS232转CAN接口与CAN-B总 线网络连接，输入、输出端分别与主机系统、辅助锅炉系统、中央空调系统、电站连接。被采 集的数据经冗余主机进行分析后，发出控制命令，使PLC控制器对被控对象发出动作命令， 完成自动化操作。作为改进，所述集控室主要包括冗余主客户端、冗余从客户端，冗余主客户端通过TCP/IP网络与冗余主机连接通信，冗余从客户端通过TCP/IP网络与冗余从机连接通信。冗 余客户端提供一个人机操作界面，将从船舶现场系统采集回来的数据集中显示，方便操作 人员进行分析、管理、预测、防护。作为改进，所述CAN总线模块集成有数字量CAN模块、模拟量CAN模块。数字量 CAN模块用于采集开关量信息，模拟量CAN模块用于采集模拟量信息。作为改进，所述冗余主机、冗余从机上均连接有打印设备。利用打印设备，可以输 出各类专家报表，方便船员查阅。作为改进，主机系统、辅助锅炉系统系统、中央空调系统、电站分别对应设有摄像 头，所述摄像头与CAN-BUS总线网络连接。集控室通过TCP/IP网络、CAN-BUS总线网络访 问摄像头，并对船舶现场系统进行实时监测。本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是船舶管理层、CAN-BUS总线网络层、船舶现场总线层三层机构的系统具有可靠性、 开放性、可操作性与互联性，提高系统通信抗干扰能力、数据交换处理能力；OPC技术能够 实现灵活、高效、方便地获取数据，易于掌握和实施、即插即用；通过OPC规范接口来读写现 场的信息，使得测控系统的设计易于技术集成，便于系统的组态，将系统复杂性简化，显著 降低集成难度，开发工作量降少，降低了系统的开发成本；OPC利于远程调用，使得应用程 序的分布与硬件分布无关，便于系统硬件配置，使得系统应用范围更广。
图1为本实用新型系统拓扑图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，船舶管理层包括集控 室、驾驶室1、轮机长室2、大管轮室3、二管轮室4，船舶现场系统包括主机系统10、辅助锅炉 系统11、中央空调系统12、电站13 ；船舶管理层与船舶现场系统之间设有CAN-BUS现场总 线网络17和TCP/IP网络18，主机系统10、辅助锅炉系统11、中央空调系统12、电站13分 别设有CAN总线模块15，所述的各个CAN总线模块15分别与CAN-BUS现场总线网络17连 接；所述CAN-BUS现场总线网络17与TCP/IP网络18之间设有冗余主机7、冗余从机8，冗 余主机7和冗余从机8中均设有OPC服务器16，所述OPC服务器16设有CAN总线接口，所 述CAN总线接口与CAN-BUS现场总线网络17连接，冗余主机7和冗余从机8分别通过TCP/ IP网络18与集控室连接通信，通过路由器9分接到驾驶室1、轮机长室2、大管轮室3、二管 轮室4。利用CAN总线模块15采集主机系统10、辅助锅炉系统11、中央空调系统12、电站 13中一些比较重要的参数(如电压、电流、水压、转速、扭矩、温度等)，然后通过CAN-BUS现 场总线网络17传输到OPC服务器16中，再由OPC服务器16对数据进行集中处理，船舶管 理层的客户机通过OPC机制访问现场设备信息，最后通过TCP/IP网络18将数据发送到集 控室，并在集控室的监视装置中反映。其中，数据信息可以储存在冗余主机7中，以便以后 对数据进行翻查。[0017]PLC控制器14采用三菱PLC模块，所述PLC控制器通过RSS232转CAN接口 14与 CAN-BUS现场总线网络17连接，输入端、输出端分别与主机系统10、辅助锅炉系统11、中央 空调系统12、电站13连接。被采集的数据经冗余主机7进行分析后，发出控制命令，使PLC 控制器14对被控对象发出动作命令，完成自动化操作；也可以通过人员进行手动控制。集控室主要包括冗余主客户端5、冗余从客户端6，冗余主客户端5通过TCP/IP网 络18与冗余主机7连接通信，冗余从客户端6通过TCP/IP网络18与冗余从机8连接通信。 设置两台冗余机作为控制上位机，正常情况一台控制，一台备用；备用机实时读取控制机的 相关信息，保持程序、数据状态等和控制机保持一致；在控制机故障时，备用机实时切换到 控制状态，此时备用机变为控制机，控制机恢复后作为备用机，主从热备机切换时间最小可 以为2秒，确保系统安全运行。由于船舱内部复杂，有各种各样的物理量，如温度、压力、转速、粘度、流量、水中含 油量、油雾浓度、湿度、有功功率、频率、相位以及各种的开关量。CAN总线模块15集成有数 字量CAN模块、模拟量CAN模块，数字量CAN模块用于采集开关量信息，模拟量CAN模块用 于采集模拟量信息。冗余主机7、冗余从机8上均连接有打印设备(未标示)。利用打印设备，可以输 出各类专家报表，方便船员查阅。主机系统10、辅助锅炉系统11、中央空调系统12、电站13分别对应设有摄像头，所 述摄像头与CAN-BUS现场总线网络17连接。集控室通过TCP/IP网络18、CAN-BUS现场总 线网17络访问摄像头，并对船舶现场系统进行实时监测。OPC服务器16上集成有GPRS/CDMA模块，实现数据的共享，可以与航运企业、海事 部门等信息化系统进行互连。机舱集中测控系统是机舱内必不可少的设备，是机舱各设备可靠、安全运行的保 证，是机舱自动化的基础。船舶机舱中测量点有时可以高达几百个点，有各种各样的物理 量，如温度、压力、转速、粘度、流量、水中含油量、油雾浓度、湿度、有功功率、频率、相位以及 各种的开关量。既有非电量，又有电量，有很多模拟量，也有不少开关量。测控系统除了 要对众多参数进行测量显示外、还应进行自动控制、调整、管理等功能。OPC是一套在基于 Windows操作平台的工业应用程序之间提供高效的信息集成和多功能的组件对象模型接口 标准，它以微软的组件对象模型C0M/DC0M/C0M+技术为技术基础采用客户/服务器模式。 OPC标准优点是高速的数据传输性能；节省多种采用服务器，采用硬件驱动的昂贵开销， 降低了开发成本；具有开放性，互联性，总之，OPC最主要的目标就是实现灵活、高效、方便 地获取数据，易于掌握和实施、即插即用。
权利要求一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，船舶管理层包括集控室、驾驶室、轮机长室、大管轮室、二管轮室，船舶现场系统包括主机系统、辅助锅炉系统系统、中央空调系统、电站；其特征在于船舶管理层与船舶现场系统之间设有CAN-BUS现场总线网络和TCP/IP网络，主机系统、辅助锅炉系统、中央空调系统、电站分别设有CAN总线模块，所述的各个CAN总线模块分别与CAN-BUS现场总线网络连接；所述CAN-BUS现场总线网络与TCP/IP网络之间设有冗余主机、冗余从机，冗余主机和冗余从机中均设有OPC服务器，所述OPC服务器设有CAN总线接口，所述CAN总线接口与CAN-BUS总线连接，冗余主机和冗余从机分别通过TCP/IP网络与集控室、驾驶室、轮机长室、大管轮室、二管轮室连接通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 设有PLC控制器，所述PLC控制器通过RSS232转CAN接口与CAN-BUS现场总线网络连接， 输入、输出端分别与主机系统、辅助锅炉系统、中央空调系统、电站连接。
3.根据权利要求1所示的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 所述集控室主要包括冗余主客户端、冗余从客户端，冗余主客户端通过TCP/IP网络与冗余 主机连接通信，冗余从客户端通过TCP/IP网络与冗余从机连接通信。
4.根据权利要求1所示的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 所述CAN总线模块集成有数字量CAN模块、模拟量CAN模块。
5.根据权利要求1所示的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 所述冗余主机、冗余从机上均连接有打印设备。
6.根据权利要求1所示的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 主机系统、辅助锅炉系统、中央空调系统、电站分别对应设有摄像头，所述摄像头与CAN-BUS 现场总线网络连接。
7.根据权利要求1所示的一种基于OPC技术的船舶机舱数据测控系统，其特征在于 所述OPC服务器上集成有GPRS/CDMA模块。
专利摘要船舶管理层与船舶现场系统之间设有CAN-BUS现场总线网络和TCP/IP网络，主机系统、辅助锅炉系统、中央空调系统、电站分别设有CAN总线模块，各个CAN总线模块分别与CAN-BUS现场总线网络连接；CAN-BUS现场总线网络与TCP/IP网络之间设有两台冗余机，冗余机中均设有OPC服务器，OPC服务器通过CAN总线接口与CAN-BUS现场总线网络连接，两台冗余机通过TCP/IP网络与船舶管理层连接通信。利用OPC技术使在恶劣环境、复杂系统的船舶机舱下，实现船舶管理层与船舶现场系统之间的数据传输更加快捷方便、可靠，并实现船舶信息系统的集成。
文档编号G05B19/048GK201576198SQ20092026352
公开日2010年9月8日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者卢晓春, 吴晶, 林凌海, 梁海洲, 王海松, 钟妙清 申请人:广东交通职业技术学院