CN112637248A - 一种lng加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法，该方法定义岸端设备的12个16位主寄存器和船端设备的12个16位从寄存器，利用主寄存器写入岸端设备的设备状态、设备功能、设备运行数据和利用从寄存器写入船端设备的设备状态、设备功能、设备运行数据，并根据MODBUS RTU通信协议或MODBUS TCP通信协议相互发送交互消息，岸端设备和船端设备根据交互消息来判断是否需要停止LNG加注。通过上述方式，本发明能够实现船端设备和岸端设备之间的通信。
Description
技术领域
本发明涉及LNG加注趸船技术领域，特别是涉及一种LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法。
背景技术
在LNG加注趸船应用中，岸端设备需要把槽车运输来的LNG加注到船端设备储存起来。LNG在输送转运时存在较高安全风险，所以在该过程中，岸端设备需严密监视船端设备的运行情况，船端设备也需严密监视岸端设备的运行情况，从而使得任意一端都能清晰的监视整个加注情况，当出现影响安全的因素时，能立即终止输送。
由于岸端设备和船端设备的通信距离较远（距离在100M左右），岸端设备和船端设备存在多样化，因此目前还没有一种通信方法用来交换岸端设备和岸端设备的数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法，能够实现船端设备和岸端设备之间的通信。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法，包括步骤：
S1：岸端设备定义12个16位主寄存器，16位主寄存器使用的MODBUS地址为40001~40012，船端设备定义12个16位从寄存器，16位从寄存器使用的MODBUS地址为40013~40024；
S2：岸端设备将40001主寄存器的前8位作为设备状态标志区，将40002主寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40003~40012主寄存器作为传输数据区，船端设备将40013从寄存器的前8位作为设备状态标志区、后8位作为功能状态标志区，将40014从寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40015~40024从寄存器作为传输数据区；
S3：在开始LNG加注时，岸端设备将40001主寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40003~40012主寄存器，同时岸端设备在没有发生故障时，将40001主寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40001主寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40002主寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40001主寄存器的第4位置0，在报警时，将40001主寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40002主寄存器的报警代码区；
S4：船端设备将40013从寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40015~40024从寄存器，同时船端设备在没有发生故障时，将40013从寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40013从寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40014从寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40013从寄存器的第4位置0，在报警时，将40013从寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40014从寄存器的报警代码区；
S5：岸端设备同时读取12个主寄存器的数据作为交互消息，船端设备同时读取12个从寄存器的数据作为交互消息，岸端设备和船端设备根据MODBUS RTU通信协议或MODBUSTCP通信协议将交互消息相互发送给对方；
S6：岸端设备在超过第一预设时间没有接收到船端设备发送的交互消息时或者在检测到40013从寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注，船端设备在超过第一预设时间没有接收到岸端设备发送的交互消息时或者在检测到40001主寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注。
优选的，所述步骤S2还包括：
岸端设备将40001主寄存器的后8位作为设备功能标志区，船端设备将40013从寄存器的后8位作为设备功能标志区；
所述步骤S3还包括：岸端设备将设备功能按顺序写入40001主寄存器的设备功能标志区；
所述步骤S4还包括：船端设备将设备功能按顺序写入40013从寄存器的设备功能标志区。
优选的，所述步骤S3还包括：岸端设备将40001主寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40001主寄存器的第1位的数值反转；
所述步骤S4还包括：船端设备将40013从寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40013从寄存器的第1位的数值反转；
所述步骤S6还包括：岸端设备在检测到40013从寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，船端设备在检测到40001主寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，其中，第三预设时间大于第二预设时间。
优选的，岸端设备和船端设备在发送交互消息时，波特率大于38400。
优选的，第一预设时间为100ms。
优选的，第二预设时间为200ms，第三预设时间为300ms。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：
1.普及度高，数据格式规范、统一，大多数设备能够容易实现；
2.可以充分利用传输资源，严格控制通信时间，保证通信高效；
3.可以快速、可靠判断对方设备是否正常工作。
附图说明
图1是本发明实施例的LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法的交互示意图。
图2是40001主寄存器的设备状态标志区的示意图。
图3是40002主寄存器的示意图。
图4是40001主寄存器的设备功能标志区的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，是本发明实施例的LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法的交互示意图。船岸设备通信方法包括以下步骤：
S1：岸端设备定义12个16位主寄存器，16位主寄存器使用的MODBUS地址为40001~40012，船端设备定义12个16位从寄存器，16位从寄存器使用的MODBUS地址为40013~40024。
其中，岸端设备和船端设备可以是用于LNG加注的某一具体设备，该设备能够监控其它设备的运行并具有通信功能，也可以是不参与LNG加注的设备，但是该设备能够监控其它参与LNG加注的设备的运行并具有通信功能。
S2：岸端设备将40001主寄存器的前8位作为设备状态标志区，将40002主寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40003~40012主寄存器作为传输数据区，船端设备将40013从寄存器的前8位作为设备状态标志区、后8位作为功能状态标志区，将40014从寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40015~40024从寄存器作为传输数据区。
其中，12个16位主寄存器和12个16位从寄存器的数据格式定义相同。以12个16位主寄存器来说明定义内容，40001主寄存器的前8位如图2所示，图中，第2位作为运行指示，用来表示设备是否在运行，第3位作为故障指示，用来表示设备是否发生故障，第4位作为报警指示，用来表示设备是否报警，第5~8位作为预留，用来后续扩展时使用。40002主寄存器如图3所示，图中，第1~8位用于写入故障代码，第9~16位用于写入报警代码。40003~40012主寄存器则用来填写具体的设备运行数据，例如阀门状态、储罐液位、储罐温度等。
S3：在开始LNG加注时，岸端设备将40001主寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40003~40012主寄存器，同时岸端设备在没有发生故障时，将40001主寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40001主寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40002主寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40001主寄存器的第4位置0，在报警时，将40001主寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40002主寄存器的报警代码区。
S4：船端设备将40013从寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40015~40024从寄存器，同时船端设备在没有发生故障时，将40013从寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40013从寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40014从寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40013从寄存器的第4位置0，在报警时，将40013从寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40014从寄存器的报警代码区。
S5：岸端设备同时读取12个主寄存器的数据作为交互消息，船端设备同时读取12个从寄存器的数据作为交互消息，岸端设备和船端设备根据MODBUS RTU通信协议或MODBUSTCP通信协议将交互消息相互发送给对方。
其中，MODBUS（一种串行通信协议）作为传输层使用广泛，可以使用MODBUS RTU和MODBUS TCP协议。对于物理层可以用基于MODBUS RTU协议的串口，也可以用基于MODBUSTCP协议的网口，这样使得协议的兼容范围更大。
S6：岸端设备在超过第一预设时间没有接收到船端设备发送的交互消息时或者在检测到40013从寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注，船端设备在超过第一预设时间没有接收到岸端设备发送的交互消息时或者在检测到40001主寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注。
其中，岸端设备在超过第一预设时间没有接收到船端设备发送的交互消息，表示船端设备可能发生异常（例如死机）或者通信故障，因此需要停止加注。此外，40013从寄存器的第3位或第4位置1，表示船端设备发生故障或者报警，也需要停止加注。
同样的，船端设备在超过第一预设时间没有接收到岸端设备发送的交互消息，表示岸端设备可能发生异常（例如死机）或者通信故障，因此需要停止加注。此外，40001主寄存器的第3位或第4位置1，表示岸端设备发生故障或者报警，也需要停止加注。
在本实施例中，步骤S2还包括：岸端设备将40001主寄存器的后8位作为设备功能标志区，船端设备将40013从寄存器的后8位作为设备功能标志区；
步骤S3还包括：岸端设备将设备功能按顺序写入40001主寄存器的设备功能标志区；
步骤S4还包括：船端设备将设备功能按顺序写入40013从寄存器的设备功能标志区。
如图4所示，是40001主寄存器的设备功能标志区的示意图。设备功能标志区的第1~8位均用来写入设备的功能，它们的值表示不同的功能，实际功能含义根据实际项目定义。
为了进一步保证通信安全，本发明还引入心跳检测机制。在本实施例中，步骤S3还包括：岸端设备将40001主寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40001主寄存器的第1位的数值反转；
步骤S4还包括：船端设备将40013从寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40013从寄存器的第1位的数值反转；
步骤S6还包括：岸端设备在检测到40013从寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，船端设备在检测到40001主寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，其中，第三预设时间大于第二预设时间。
再次参阅图2，图中，40001主寄存器的第1位作为心跳指示，用来表示设备的通信是否正常。在正常情况下，第1位的值会每隔第二预设时间在0和1之间来回反转变化，如果岸端设备在检测到40013从寄存器的第1位超过第三预设时间都没有发生变化时，表明船端设备死机，因此需要停止LNG加注。
在本实施例中，岸端设备和船端设备在发送交互消息时，波特率大于38400，第一预设时间为100ms，第二预设时间为200ms，第三预设时间为300ms。
在一个具体实例中，40003主寄存器定义为：岸上输送压力，40004主寄存器定义为：岸上输送温度，40005主寄存器定义为：岸上输送流量，40006主寄存器定义为：岸上各阀门和泵的状态，40015从寄存器定义为：趸船上储罐压力，40016从寄存器定义为：趸船上储罐液位，40017从寄存器定义为：趸船上储罐温度，40017从寄存器定义为：趸船上各阀门状态，这些数据供对方设备显示及操作人员操作参考。岸端设备和船端设备根据MODBUS RTU协议发送交互消息，波特率设置为38400。岸端设备和船端设备通信正常时，心跳时钟将正常运行，开始LNG输送作业时，40001主寄存器的第2位和40013从寄存器的第2位置1，当40001主寄存器的第3位或第4位或者40013从寄存器的第3位或第4位置1时，表明存在故障或者报警，需到40002主寄存器或40014从寄存器的故障代码区或报警代码区查询具体故障或报警内容，此时立即停止LNG输送作业。此外，当40001主寄存器的第1位或40013从寄存器的第1位超过300ms没有发生变化时，立即停止LNG输送作业。
在另一个具体实例中，40003主寄存器定义为：岸上泵输送压力，40004主寄存器定义为：岸上各阀门的状态，40005主寄存器定义为：岸上泵出口温度，40015从寄存器定义为：趸船上储罐压力，40016从寄存器定义为：趸船上储罐液位，40017从寄存器定义为：趸船上储罐温度，40017从寄存器定义为：趸船上各阀门状态，40018从寄存器定义为：趸船上溢流口温度，这些数据供对方设备显示及操作人员操作参考。岸端设备和船端设备根据MODBUSTCP协议发送交互消息。通信正常时，心跳时钟将正常运行，开始LNG输送作业时40001主寄存器的第2位和40013从寄存器的第2位置1，当40001主寄存器的第3位或第4位或者40013从寄存器的第3位或第4位置1时，表明存在故障或者报警，需到40002主寄存器或40014从寄存器的故障代码区或报警代码区查询具体故障或报警内容，此时立即停止LNG输送作业。此外，当40001主寄存器的第1位或40013从寄存器的第1位超过300ms没有发生变化时，立即停止LNG输送作业。
通过上述方式，本发明实施例的LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法通过定义岸端设备的12个16位主寄存器和船端设备的12个16位从寄存器，利用主寄存器和从寄存器写入设备状态、设备功能、设备运行数据，并根据MODBUS RTU通信协议或MODBUS TCP通信协议相互发送交互消息，从而能够实现船端设备和岸端设备之间的通信。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (6)
1.一种LNG加注趸船的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，包括步骤：
S1：岸端设备定义12个16位主寄存器，16位主寄存器使用的MODBUS地址为40001~40012，船端设备定义12个16位从寄存器，16位从寄存器使用的MODBUS地址为40013~40024；
S2：岸端设备将40001主寄存器的前8位作为设备状态标志区，将40002主寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40003~40012主寄存器作为传输数据区，船端设备将40013从寄存器的前8位作为设备状态标志区、后8位作为功能状态标志区，将40014从寄存器的前8位作为故障代码区、后8位作为报警代码区，将40015~40024从寄存器作为传输数据区；
S3：在开始LNG加注时，岸端设备将40001主寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40003~40012主寄存器，同时岸端设备在没有发生故障时，将40001主寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40001主寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40002主寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40001主寄存器的第4位置0，在报警时，将40001主寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40002主寄存器的报警代码区；
S4：船端设备将40013从寄存器的第2位置1，将设备运行数据按顺序写入40015~40024从寄存器，同时船端设备在没有发生故障时，将40013从寄存器的第3位置0，在发生故障时，将40013从寄存器的第3位置1，并将故障代码写入40014从寄存器的故障代码区，在没有报警时，将40013从寄存器的第4位置0，在报警时，将40013从寄存器的第4位置1，并将报警代码写入40014从寄存器的报警代码区；
S5：岸端设备同时读取12个主寄存器的数据作为交互消息，船端设备同时读取12个从寄存器的数据作为交互消息，岸端设备和船端设备根据MODBUS RTU通信协议或MODBUS TCP通信协议将交互消息相互发送给对方；
S6：岸端设备在超过第一预设时间没有接收到船端设备发送的交互消息时或者在检测到40013从寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注，船端设备在超过第一预设时间没有接收到岸端设备发送的交互消息时或者在检测到40001主寄存器的第3位或第4位置1时，停止LNG加注。
2.根据权利要求1所述的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
岸端设备将40001主寄存器的后8位作为设备功能标志区，船端设备将40013从寄存器的后8位作为设备功能标志区；
所述步骤S3还包括：岸端设备将设备功能按顺序写入40001主寄存器的设备功能标志区；
所述步骤S4还包括：船端设备将设备功能按顺序写入40013从寄存器的设备功能标志区。
3.根据权利要求1或2所述的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：岸端设备将40001主寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40001主寄存器的第1位的数值反转；
所述步骤S4还包括：船端设备将40013从寄存器的第1位置0或置1，并每隔第二预设时间将40013从寄存器的第1位的数值反转；
所述步骤S6还包括：岸端设备在检测到40013从寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，船端设备在检测到40001主寄存器的第1位超过第三预设时间没有发生变化时，停止LNG加注，其中，第三预设时间大于第二预设时间。
4.根据权利要求3所述的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，岸端设备和船端设备在发送交互消息时，波特率大于38400。
5.根据权利要求3所述的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，第一预设时间为100ms。
6.根据权利要求5所述的船端、岸端设备通信处理方法，其特征在于，第二预设时间为200ms，第三预设时间为300ms。
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