CN201576199U - 一种基于can总线的船舶机舱监测报警系统 - Google Patents

一种基于can总线的船舶机舱监测报警系统 Download PDF

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Abstract

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总线网络连接；CAN-BUS现场总线网络与TCP/IP网络之间设有带CAN总线接口的冗余主机、冗余从机，该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网络与船舶管理层各个舱室通信；所述报警系统与冗余主机和冗余从机连接。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，大大缩短了报警系统的延时。

Description

一种基于CAN总线的船舶机舱监测报警系统
技术领域
本实用新型涉及船舶系统，尤其是基于CAN总线的检测报警系统。
背景技术
现有技术中，船舶系统一般包括(1)模拟仪表控制系统；(2)集中式数字控制系统；(3)集散控制系统。其缺点是：(1)早期监测报警系统各部连接，采用多芯电缆直接连接信号用电缆传送，各种电信号损失大，易受干扰；(2)传送电缆多，提高安装成本和维护费用，提高系统造价，还降低了系统的可靠性，也给系统维护带来不便；(3)系统封闭，不具有开放性；(4)不具有互可操作性与互联性。
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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，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，大大缩短了报警系统的延时。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于CAN总线的船舶机舱监测报警系统，包括报警系统、船舶管理层、船舶现场系统，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、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、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设有CAN总线接口，该CAN总线接口与CAN-BUS现场总线连接，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；所述报警系统与冗余主机和冗余从机连接。
利用CAN总线模块采集主机系统、辅助锅炉系统、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现场总线网络传输到冗余主机中，主机采用标准工业IPC机实现，再由冗余主机对数据进行集中处理，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完成显示、报警、操作等人机接口功能。其中，秘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RS232接口转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。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，报警信息，方便船员查阅。
作为改进，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。集控室通过TCP/IP网络、CAN-BUS现场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；基于CAN总线的机舱监控与报警系统，采用先进技术与标准，使底层的设备具有数字通信能力，连接成现场总线网络，实现各部件间的数据传送与信息交换，构成了监控与报警系统。
附图说明
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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，包括报警系统、船舶管理层、船舶现场系统。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16和TCP/IP网络17，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16连接。所述CAN-BUS现场总线网络16与TCP/IP网络17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中设有CAN总线接口(未标示)，该CAN总线接口与CAN-BUS现场总线网络16连接，冗余主机7和冗余从机8分别通过TCP/IP网络17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。所述报警系统与冗余主机7和冗余从机8连接。
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，然后通过CAN-BUS现场总线网络16传输到冗余主机7中，再由冗余主机7对数据进行集中处理，最后通过TCP/IP网络17将数据发送到集控室，并在集控室的监视装置中反映。其中，秘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。
PLC控制器14采用三菱PLC模块，所述PLC控制器14通过RS232接口转CAN接口与CAN-BUS现场总线网络16连接，输入、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；同时，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17与冗余主机7连接通信，冗余从客户端6通过TCP/IP网络17与冗余从机8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。
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。利用打印设备(未标示)，可以输出各类专家报表，报警信息，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16连接。集控室通过TCP/IP网络17、CAN-BUS现场总线网络16访问摄像头，并对船舶现场系统进行实时监测。
在自动化机舱中，设备的运行状态、运行参数以及故障报警等状态全部集中在集控室的监视屏上，轮机管理员无需到机舱巡视，就能了解机舱设备情况，这样可减少船员的劳动强度，改善工作条件，并及时发现故障。同时还能为公司的管理层自动生成各种报表，科学管理提供决策。
根据机舱监控过程比较复杂，对系统的安全性和容错性要求比较高的特点，由力控软件组成，设计了上位机单网双机冗余系统，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。
采用CAN现场总线控制技术，组态化软件设计，方便实用，通过运行测试表明，该系统运行可靠、稳定，使用简单，维护管理方便，成本合理，可扩展性强，易于实现对分布式控制系统进行集中监测与管理。

Claims (6)

1.一种基于CAN总线的船舶机舱监测报警系统，包括报警系统、船舶管理层、船舶现场系统，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、中央空调系统、电站等；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设有CAN总线接口，该CAN总线接口与CAN-BUS现场总线网络连接，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；所述报警系统与冗余主机和冗余从机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的船舶机舱监测报警系统，其特征在于：设有PLC控制器，所述PLC控制器通过RS232接口转CAN接口与CAN-BUS现场总线网络连接，输入端、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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，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CAN总线的船舶机舱监测报警系统，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。
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