CN111142442A - 基于plc集成消防报警控制的舰船损管监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，包括：上位机、PLC子系统、控制显示单元、传感器、执行器、火灾探测报警控制回路；火灾探测报警控制回路是由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮通过消防二总线连接成的回路。本发明克服了现有技术中的缺点，提出一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控方法，可取消现有系统中火灾探测报警控制器级别，简化监控层级，减少操作站位，降低损管系统硬件成本，同时使得系统硬件模块满足标准化、可靠性要求，提升系统维护性能，使系统管理运行更加实时有效。

Description

基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统

技术领域

本发明涉及舰船自动化监控设计领域，具体涉及基于PLC控制器、PLC分布式模块、手动报警按钮、探测器和消防执行设备的舰船损管监控系统设计领域。具体地，涉及一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统。

背景技术

舰船损害管制监控系统是保障舰船生命力的重要系统，其监控范围包括舰船生存活动能力、维持发展能力、防火能力、防水能力、防自然灾害能力等能将采集到的舰船损害信息进行集中处理，通过自动控制系统采取及时的补救措施。

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是一种具有微处理器用于自动控制的数字运算控制器，可实现逻辑控制、时序控制、算法操作、网络通信等多种功能，因其扩展性和可靠性优势被广泛应用于各类自动化控制邻域。

舰船损害管制监控系统采用PLC作为分布式自动监控核心，采用上位机进行集中操作显示，可灵活构建大型监控网络。

舰船消防系统属于舰船损害管制监控系统一部分，能够及时检测火灾，限制和消除危及舰船安全、功能的损害，起到防火、防爆与灭火的重要作用。目前舰船损管监控系统均配置火灾探测报警控制器，通过火灾探测报警控制器的二总线回路实现火灾探测报警及联动控制。这种设计，增加了设备的类型、数量、接口、监控层级，不利于系统的集成优化。另外，现有火灾探测报警设备故障诊断需连接外部设备，不能适应现场状态进行实时调整、故障诊断检测维修。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统。

根据本发明提供的一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，包括：

上位机、PLC子系统、控制显示单元、传感器、执行器、火灾探测报警控制回路；

火灾探测报警控制回路是由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮通过消防二总线连接成的回路。

优选地，所述PLC子系统包括：

电源、PLC控制器、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

优选地，所述PLC子系统包括：PLC主站、PLC从站；

PLC主站包括：电源、PLC CPU、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块；

所述PLC从站包括：电源、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

优选地，所述PLC主站、PLC从站通过数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块实现分布式自动化功能。

优选地，所述火灾探测报警控制回路通过消防监控模块接入PLC主站、PLC从站，PLC控制器读取回路上火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮的状态信息，发送控制命令至消防执行设备，控制消防设备动作。

优选地，所述PLC主站连接上位机，实现火灾探测报警控制回路设备读取、成图以及参数配置，报警联动控制程序设置。

优选地，所述PLC主站接入控制显示单元，提供用户需要的人机交互界面。

优选地，所述上位机的人机界面与PLC控制器通过以太网进行数据交换，能够以图形、文字形式实时显示PLC控制器、消防监控模块、手动报警按钮、探测器、消防执行设备的状态。

优选地，所述上位机的人机界面具有两种操作权限：管理员权限和用户权限。

上位机的人机界面包括：舰船损管全局显示界面和区域显示界面。

优选地，所述上位机的人机界面登入管理员权限，进入回路读取界面，读取在线硬件并成图，显示与软件不一致设备，重新配置设备硬件，对添加的设备弹出参数设置窗口进行参数设置，并更新消防控制器的回路数据，调整后设备满足探测报警和联动控制需求；区域显示界面在管理员权限下可对该区域进行图形化更改配置。当现场外部设备故障时，系统可进行回路读图并将系统在线硬件及状态显示在人机界面，便于故障诊断、准确定位外部故障。

用户权限下，上位机人机界面只显示舰船损管全局显示界面和区域显示界面，不具有更改系统配置的权限。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明克服了现有技术中的缺点，提出一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控方法，基于PLC舰船损管监控系统中增加了具有PLC标准接口的消防监控模块，消防监控模块集成传统火灾探测报警控制器回路卡功能，系统的PLC主站或从站可选配消防监控模块以连接消防二总线探测报警控制回路，从而取消传统舰船损管监控系统中消防报警控制器的设置，简化系统监控层级，集成化程度更高，减少操作站位，降低损管系统硬件成本，同时使得系统硬件模块满足标准化、可靠性要求，提升系统维护性能，使系统管理运行更加实时有效。

2、损管监控图形化界面可直观地指示现场设备实际位置、状态信息，较传统火灾探测报警控制器人机界面交互更加友好；

3、较传统火灾探测报警控制器具有更高的现场维修效率，在无外部调试机情况下，通过人机界面进行火灾探测报警控制回路读取，根据诊断画面，快速实现故障定位和修复，提高更改配置、维护工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的系统原理示意图。

图2为本发明提供的PLC系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，包括：

上位机、PLC子系统、控制显示单元、传感器、执行器、火灾探测报警控制回路；

火灾探测报警控制回路是由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮通过消防二总线连接成的回路。

具体地，所述PLC子系统包括：

电源、PLC控制器、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

具体地，所述PLC子系统包括：PLC主站、PLC从站；

PLC主站包括：电源、PLC CPU、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块；

所述PLC从站包括：电源、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

具体地，所述PLC主站、PLC从站通过数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块实现分布式自动化功能。

具体地，所述火灾探测报警控制回路通过消防监控模块接入PLC主站、PLC从站，PLC控制器读取回路上火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮的状态信息，发送控制命令至消防执行设备，控制消防设备动作。

具体地，所述PLC主站连接上位机，实现火灾探测报警控制回路设备读取、成图以及参数配置，报警联动控制程序设置。

具体地，所述PLC主站接入控制显示单元，提供用户需要的人机交互界面。

具体地，所述上位机的人机界面与PLC控制器通过以太网进行数据交换，能够以图形、文字形式实时显示PLC控制器、消防监控模块、手动报警按钮、探测器、消防执行设备的状态。

具体地，所述上位机的人机界面具有两种操作权限：管理员权限和用户权限。

上位机的人机界面包括：舰船损管全局显示界面和区域显示界面。

具体地，所述上位机的人机界面登入管理员权限，进入回路读取界面，读取在线硬件并成图，显示与软件不一致设备，重新配置设备硬件，对添加的设备弹出参数设置窗口进行参数设置，并更新消防控制器的回路数据，调整后设备满足探测报警和联动控制需求；区域显示界面在管理员权限下可对该区域进行图形化更改配置。当现场外部设备故障时，系统可进行回路读图并将系统在线硬件及状态显示在人机界面，便于故障诊断、准确定位外部故障。

用户权限下，上位机人机界面只显示舰船损管全局显示界面和区域显示界面，不具有更改系统配置的权限。

下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。

优选例1：

为达到上述的目的，本发明的思路如下：

基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统由上位机(含监控人机界面)、PLC子系统，火灾探测报警控制回路组成。其中，PLC子系统包括电源、PLC控制器、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块；火灾探测报警控制回路由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮组成；火灾探测报警控制回路通过消防监控模块接入监控网络。

PLC子系统在数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块等传统模块的基础上增加消防监控模块。消防监控模块作为原PLC系统的新型模块采用PLC模块标准化接口，接入PLC监控网络中，消防监控模块可接入消防二总线回路，连接火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮等，实现火灾探测报警联动控制。

新系统中上位机人机界面以图形、文字等形式实时显示PLC模块以及接入监控系统的探测、传感器、执行器等状态，并可实现火灾探测报警控制回路设备的读取、成图以及参数配置，报警联动控制程序设置。

系统发生故障，上位机人机界面中显示图形、颜色形式报警，并以文字的形式显示具体报警信息。管理员权限登录可读取火灾探测报警控制回路成图信息，当现场设备出现故障，能够准备、快速地定位故障，极大提高了维修效率。

基于以上的思路，本发明专利采取如下技术方案：

基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统由上位机(含监控人机界面)、PLC主站、PLC从站、控制显示单元、传感器、执行器、火灾探测报警控制回路组成。其中，PLC主站包括电源、PLC CPU、PLC接口模块、数字量模块(选配)、模拟量模块(选配)、功能模块(选配)、通信模块(选配)、消防监控模块(选配)；PLC从站包括电源、PLC接口模块、数字量模块(选配)、模拟量模块(选配)、功能模块(选配)、通信模块(选配)、消防监控模块(选配)；火灾探测报警控制回路是由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮通过消防二总线连接成的回路。

PLC主站、PLC从站除通过数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块实现传统分布式自动化功能外，可通过消防监控模块接入火灾探测报警控制回路，PLC控制器读取回路上火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮的状态信息，发送控制命令至消防执行设备，控制消防设备动作。

PLC主站可连接上位机，实现火灾探测报警控制回路设备读取、成图以及参数配置，报警联动控制程序设置。

上位机人机界面与PLC控制器通过以太网进行数据交换，能够以图形、文字等形式实时显示现场控制器、消防监控模块、手动报警按钮、探测器、消防执行设备的状态。

上位机人机界面具有两种操作权限：管理员权限和用户权限。

上位机人机界面登入管理员权限，进入回路读取界面，读取在线硬件并成图，显示与软件不一致设备，重新配置设备硬件，对添加的设备弹出参数设置窗口进行参数设置，并更新消防控制器的回路数据，调整后设备满足探测报警和联动控制需求。区域显示界面在管理员权限下可对该区域进行图形化更改配置。当现场外部设备故障时，系统可进行回路读图并将系统在线硬件及状态显示在人机界面，便于故障诊断、准确定位外部故障。

舰船损管监控系统包括各个区域的子显示画面，对其中某个区域进行配置时，需选中该子区域进行配置，故使用“区域显示界面”的概念。

用户权限下，上位机人机界面只显示舰船损管全局显示界面和区域显示界面，不具有更改系统配置的权限。

舰船损管全局显示界面为整个舰船损管系统的显示界面，显示的相对模糊，如只能提示某个区域报警，无法准确定位报警位置。需在舰船全局显示界面上选择相应报警区域，则可读取报警在区域的具体位置坐标。两个显示界面为“父子关系”

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统由上位机1、PLC主站2、平台主干网络3、监控网络4、控制显示单元5、PLC从站6、传感器7、执行器8、火灾探测报警控制回路9组成。系统在逻辑上采用基于管理层、控制层、数据层三层模型的系统架构。管理层的上位机1接入平台主干网络3能够以图形化方式显示损管系统的状态同时实现监控信息的上传、共享，能通过PLC主站2将控制指令传送到各个现场控制设备及数据处理设备实现人机交互。控制层是PLC构建的现场监控设备(PLC主站2、控制显示单元5、PLC从站6)，分布于各舱室，采集数据信息传送到网络，接受控制指令，执行指令相应的操作。PLC主站2接入平台主干网络3与上位机1进行损管监控信息交互，同时PLC主站2之间组成监控网络4，实现多站信息交互。PLC主站可接入控制显示单元5，提供客户需要的人机交互界面。PLC从站6接入PLC主站2，实现主站监控的分布式扩展。数据层包括传感器7、执行器8、火灾探测器18、手动报警按钮20、消防执行设备21等各种终端设备。

如图2所示，PLC主站2或PLC从站6由电源10、PLC CPU/接口模块11、通信模块(可选)12、数字量模块(可选)13、模拟量模块(可选)14、功能模块(可选)15、消防监控模块(可选)16组成。PLC CPU为PLC主站2自动监控的核心，可通过编程实现逻辑控制、时序控制、算法操作、网络通信等多种功能。PLC接口模块与PLC CPU通过总线网络连接，实现PLC主站2的分布式扩展。PLC CPU/接口模块11具有标准总线接口，可根据需要配接通信模块12、数字量模块13、模拟量模块14、功能模块15、消防监控模块16，构成PLC主站2、PLC从站6。通信模块12可以实现损管监控系统中各种特定总线设备(如MODBUS总线设备、CAN总线设备等)的接入。数字量模块13、模拟量模块14可接入数字量或模拟量的传感器或执行器。功能模块15实现计数、脉冲编码输出等特殊功能。

配有消防监控模块16的PLC主站2或PLC从站6可接入火灾探测报警控制回路9，火灾探测报警控制回路9是由消防回路监视模块17、火灾探测器18、消防回路控制模块19、手动报警按钮20通过消防二总线连接成的回路。

PLC主站2通过消防监控模块16读取火灾探测报警控制回路9中火灾探测器18状态信息、手动报警按钮20状态信息、消防回路监视模块17状态信息以及消防回路监视模块17采集的消防执行设备21状态信息；PLC主站2通过消防监控模块16将控制命令发送至消防回路控制模块19，控制消防执行设备21动作。

上位机1与PLC主站2之间通过网络通讯，上位机1能显示消防监控模块6、消防回路监视模块17、火灾探测器18、消防回路控制模块19、手动报警按钮20、消防执行设备21的区域位置及状态信息，以外形、颜色等特征分别显示不同设备的不同状态信息，以文字显示具体报警、故障信息。

上位机1的人机界面具有两种操作权限：管理员权限和用户权限。

上位机1人机界面登入管理员权限，进入回路读取界面，读取在线硬件并成图，显示与软件不一致设备，重新配置设备硬件，对添加的设备弹出参数设置窗口进行参数设置，并更新火灾探测报警控制回路数据，调整后设备满足探测报警和联动控制需求。当现场外部设备故障时，系统可进行回路读图并将系统在线硬件及状态显示在人机界面，便于故障诊断、准确定位外部故障。

用户权限下，上位机1人机界面只显示舰船损管全局显示界面和区域显示界面，不具有更改系统配置的权限。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变化形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，包括：

上位机、PLC子系统、控制显示单元、传感器、执行器、火灾探测报警控制回路；

火灾探测报警控制回路是由火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮通过消防二总线连接成的回路。

2.根据权利要求1所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述PLC子系统包括：

电源、PLC控制器、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

3.根据权利要求2所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述PLC子系统包括：PLC主站、PLC从站；

PLC主站包括：电源、PLC CPU、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块；

所述PLC从站包括：电源、PLC接口模块、数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块、消防监控模块。

4.根据权利要求3所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述PLC主站、PLC从站通过数字量模块、模拟量模块、功能模块、通信模块实现分布式自动化功能。

5.根据权利要求3所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述火灾探测报警控制回路通过消防监控模块接入PLC主站、PLC从站，PLC控制器读取回路上火灾探测器、消防执行设备、手动报警按钮的状态信息，发送控制命令至消防执行设备，控制消防设备动作。

6.根据权利要求3所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述PLC主站连接上位机，实现火灾探测报警控制回路设备读取、成图以及参数配置，报警联动控制程序设置。

7.根据权利要求3所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述PLC主站接入控制显示单元，提供用户需要的人机交互界面。

8.根据权利要求3所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述上位机的人机界面与PLC控制器通过以太网进行数据交换，能够以图形、文字形式实时显示PLC控制器、消防监控模块、手动报警按钮、探测器、消防执行设备的状态。

9.根据权利要求8所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述上位机的人机界面具有两种操作权限：管理员权限和用户权限。

上位机的人机界面包括：舰船损管全局显示界面和区域显示界面。

10.根据权利要求9所述的基于PLC集成消防报警控制的舰船损管监控系统，其特征在于，所述上位机的人机界面登入管理员权限，进入回路读取界面，读取在线硬件并成图，显示与软件不一致设备，重新配置设备硬件，对添加的设备弹出参数设置窗口进行参数设置，并更新消防控制器的回路数据，调整后设备满足探测报警和联动控制需求；区域显示界面在管理员权限下可对该区域进行图形化更改配置。当现场外部设备故障时，系统可进行回路读图并将系统在线硬件及状态显示在人机界面，便于故障诊断、准确定位外部故障。

用户权限下，上位机人机界面只显示舰船损管全局显示界面和区域显示界面，不具有更改系统配置的权限。

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