专利名称：船舶辅机软逻辑测控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种船舶辅机测控系统，特别是一种含有软逻辑控制器的船舶辅机测控系统。
背景技术：
当代大型船舶已基本实现机舱无从值班，机舱所配水泵、阀、风机等辅机及容器液位测控均可远程自动控制。现有技术的船舶辅机测控系统主要采用工控机或单片机、PLC作控制器。此类控制器各具有特色，基本上能够满足对机舱内所配辅机的监控，但是也存在一些不足。例如，工控机具有可靠性好、运算功能强大、配置灵活、显示界面友好等优点，不足之处是售价较高，不适宜在现场安置，各种现场设备的信号需通过屏蔽线连接工控机，增加安装成本；单片机的优点是价格便宜、体积小、适合机柜安装，不足之处是可靠性不够高、抗干扰能力较差、通讯能力不强、编程调试复杂；PLC的优点是价格适中、可靠性和抗干扰能力较高、体积小、编程方便，不足之处是通讯接口有限，运算功能不够强大，不能胜任复杂控制任务；PLC中的操作系统是专属的OS，从而导致兼容性差；运算能力差；模拟量成本高；组网困难；另外，对控制中常见的模拟信号需外加模拟量输入和输出才能胜任控制，当系统中所需模拟量较多时，PLC控制器的应用成本将大大增加。另一方面，船舶在运行时，对辅机测控系统的可靠性有着比较高的要求，但现有技术的船舶辅机测控系统中的重要部件未采用冗余结构，一旦其中一个重要部件出现故障，均可能导致船舶辅机测控系统无法正常运转，因此，现有技术的船舶辅机测控系统的可靠性较差，影响船舶的正常运行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种系统结构简单、造价低廉、运算能力强、测控准确、可靠性高的船舶辅机软逻辑测控系统，该系统采用嵌入式双核结构，它含有的上位机和下位机均自带CPU模块，既可独立运行也可进行联动。本发明通过下述技术方案实现技术目标。船舶辅机软逻辑测控系统，它采用三层结构，分别为监控层、控制层、执行层；所述监控层主体为上位机，控制层主体为下位机，执行层含有模拟量驱动设备、开关量驱动设备、开关量传感器、模拟量传感器和通讯电线；所述上位机安装在中央控制室，下位机安装在测控现场，上位机与下位机之间设有通讯电线；其改进之处在于:所述上位机采用商用嵌入式平板微型计算机；所述下位机含有软逻辑控制器和具有插拨结构的模拟量采集模块、开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量输出模块以及配载电源；所述软逻辑控制器内设预置控制程序，后置的模拟量采集模块和开关量采集模块受控于软逻辑控制器，安装在所测设备上的模拟量传感器和开关量传感器直接与模拟量采集模块和开关量采集模块联通，软逻辑控制器的输出端连接开关量输出模块和模拟量输出模块；所述软逻辑控制器为基于嵌入式CPU板的软逻辑控制器；所述监控层采用双上位机冗余结构；所述控制层采用双下位机冗余结构；在执行层中，采用双模拟量传感器和双开关量传感器冗余结构；系统通讯采用环网冗余结构。上述系统中的上位机装有组态监控软件(MCGS)。上述系统中的上位机可以与多台下位机连接组成分布式控制系统。上述系统中的下位机可按照实际系统要求灵活配置具有插拨结构的各种形式的输入输出模块；下位机是一种以软逻辑控制器为核心，辅以相应的模块组合而成。软逻辑控制器编程语言支持IEC61131-3所涵盖的五种语言，具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性、软逻辑控制器还具有RS485、RS232、TP/IP等多种接口及通用的通讯协议，便于信号远传与第三方设备通讯。上述系统中的上位机与下位机之间设有通讯电线可以是计算机总线，也可以是网络线；所述通讯电线为屏蔽双绞线。本发明与现有技术相比，具有以下积极效果:
1.上位机采用商用嵌入式平板微型计算机，结构紧凑，具有强大的运算及处理能力，运行可靠，人机界面友好。2.上位机和下位机之间由通讯电线连接成系统，有线通讯干扰能力强。3.上位机和下位机自带CPU和独立运行软件系统，上位机可同时控制多台下位机，下位机也可完全脱离上位机在监控现场独立运行。4.以软逻辑控制器为核心的下位机，具有较强的运算能力和多项任务处理能力，与第三方通讯方便，人机界面友好。5.以软逻辑控制器为核心的下位机可根据不同的控制需求配置不同的信号采集控制模块，为用户节省硬件成本。6.软逻辑控制器为基于嵌入式CPU板的软逻辑控制器，结构紧凑。7.通讯电线采用屏蔽双绞线，成本低，布线连接方便，可靠性好。8.系统中的重要部件采用冗余结构，大大的提高了系统的整体可靠性。
附图为本发明的原理方框图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。附图所示一种船舶辅机软逻辑测控系统，它采用三层结构，分别为监控层、控制层、执行层；所述监控层主体为上位机1，控制层主体为下位机2，执行层含有模拟量驱动设备3、开关量驱动设备4、开关量传感器5、模拟量传感器6和通讯电线7 ;所述上位机I采用商用嵌入式平板微型计算机，具有强大的数据处理能力，而且结构紧凑，满足船舶中央控制室安装要求；所述下位机2含有软逻辑控制器2.1和具有插拨结构的模拟量采集模块2.2、开关量采集模块2.3、开关量输出模块2.4、模拟量输出模块2.5以及配载电源2.6。本实施例应用在30万吨货轮上，其上位机I安装在船舶中央控制室，下位机2安装在机舱测控现场，上位机I与下位机2之间通过通讯电线7连接成一体；下位机2根据测控点的数量及类型配置相应的传感器及模块，本实施例中选用型号为ADAM-5510软逻辑控制器2.1、型号为ADAM-5017模拟量采集模块2.2、型号为ADAM-5050开关量采集模块2.3、型号为ADAM-5056D开关量输出模块2.4、型号为ADAM-5024模拟量输出模块2.5。根据测控要求预置的控制程序安装在软逻辑控制器2.1中，后置的模拟量采集模块2.2和开关量采集模块2.3受控于软逻辑控制器2.1中，模拟量传感器6和开关量传感器5根据测控点数量及类型分别设置在控制现场，所采集到的量值信号经模拟量采集模块2.2和开关量采集模块
2.3传送到软逻辑控制器2.1中，在运算或处理后软逻辑控制器2.1输出相应的监控信号，由开关量输出模块2.4或模拟量输出模块2.5分别控制相应的开关量驱动设备4或模拟量驱动设备3。本发明中模拟量传感器6测控对象为容器液位、温度、压力等，开关量传感器5测控对象为液位开关、压力开关、水泵开关、阀开关等。下位机2除按预定程序完成相应的监控任务外，同时也可以通过通讯电线7与上位机I通讯，上位机I根据要求进行量值显示或存储以及必要的制表、打印，当然，上位机I也可对下位机2进行管理，如启动停止控制、参数设置、手动操作等。软逻辑控制器2.1是本发明中下位机2的核心件，为基于嵌入式CPU板的软逻辑控制器，其编程语言支持IEC61131-3所涵盖的五种语言，用户可自由选择。软逻辑控制器
2.1结构与PLC相似，具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性并且具有RS485、RS232、TP/IP等多种接口，便于信号远传或第三方设备通讯，更重要的是软逻辑控制器2.1可根据测控需求配置相应的模块，其组合灵活、多样，大大节省用户的硬件成本。本发明中，为了提高船舶辅机软逻辑测控系统的整体可靠性，系统中的重要部件采用冗余结构:所述监控层采用双上位机I冗余结构；所述控制层采用双下位机2冗余结构；在执行层中，采用双模拟量传感器6和双开关量传感器5冗余结构。这样，主部件处于优先控制操作时，从部件处于不停的心跳监测过程，同时从主部件读取的所有后台数据做实时和历史备份。当主部件出现故障异常时，从部件能够在很短的时间内切换控制权，接替主部件的一切控制，基本实现秒级切换。本发明中，系统通讯采用环网冗余结构，这样，使测控系统在网络出现线缆连接中断的情况下，激活其后备端口，使网络通信恢复正常运行。
权利要求
1.一种船舶辅机软逻辑测控系统，它采用三层结构，分别为监控层、控制层、执行层；所述监控层主体为上位机(1)，控制层主体为下位机(2)，执行层含有模拟量驱动设备(3)、开关量驱动设备(4)、开关量传感器(5)、模拟量传感器(6)和通讯电线(7);所述上位机(I)安装在中央控制室，下位机(2)安装在测控现场，上位机(I)与下位机(2)之间设有通讯电线(7);其特征在于:所述上位机(I)采用商用嵌入式平板微型计算机；所述下位机(2)含有软逻辑控制器(2.1)和具有插拨结构的模拟量采集模块(2.2)、开关量采集模块(2.3)、开关量输出模块(2.4)、模拟量输出模块(2.5)以及配载电源(2.6);所述软逻辑控制器(2.1)内设预置控制程序，后置的模拟量采集模块(2.2)和开关量采集模块(2.3)受控于软逻辑控制器(2.1)，安装在所测设备上的模拟量传感器(6 )和开关量传感器(5 )直接与模拟量采集模块(2.2)和开关量采集模块(2.3)联通，软逻辑控制器(2.1)的输出端连接开关量输出模块(2.4)和模拟量输出模块(2.5);所述软逻辑控制器(2.1)为基于嵌入式CPU板的软逻辑控制器；所述监控层采用双上位机(I)冗余结构；所述控制层采用双下位机(2)冗余结构；在执行层中，采用双模拟量传感器(6)和双开关量传感器(5)冗余结构；系统通讯采用环网冗余结构。
2.根据权利要求1所述的船舶辅机软逻辑测控系统，其特征在于:上位机(I)装有组态监控软件(MCGS)。
3.根据权利要求1所述的船舶辅机软逻辑测控系统，其特征在于:所述上位机(I)可以与多台下位机(2)连接组成分布式控制系统。
4.根据权利要求1所述的船舶辅机软逻辑测控系统，其特征在于:所述下位机(2)可按照实际系统要求灵活配置具有插拨结构的各种形式的输入输出模块。
5.根据权利要求1所述的船舶辅机软逻辑测控系统，其特征在于:所述上位机(I)与下位机(2)之间设有通讯电线(7)可以是计算机总线，也可以是网络线；所述通讯电线(7)为屏蔽双绞线。
全文摘要
本发明公开了一种船舶辅机软逻辑测控系统，它采用三层结构，监控层主体为上位机，控制层主体为下位机，执行层含有模拟量驱动设备、开关量驱动设备、开关量传感器、模拟量传感器和通讯电线；上位机采用商用嵌入式平板微型计算机，安装在中央控制室；下位机含有软逻辑控制器和模拟量采集模块、开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量输出模块以及配载电源，安装在测控现场；软逻辑控制器内置控制程序对后置模块进行管理；系统中的重要部件、环网采用冗余结构。上位机与下位机均自带CPU模块，上位机可同时控制多台下位机，下位机也可独立运行。本发明具有较强的运算和多项任务处理能力，与第三方通讯方便，人机界面友好，具有较高的系统可靠性。
文档编号G05B19/05GK103207584SQ201210012328
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者李桥 申请人:江苏远望仪器有限公司