某成品油船货油监控系统改造方案设计与实现.pdf

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1、第39卷第4期2010年08月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．4Aug．20101301：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．04．024某成品油船货油监控系统改造方案设计与实现陆洋，吴智文，韩文玉。刘凤杰(中国卫星海上测控部，江苏江阴214431)摘要：为对某成品油船货油监控系统进行改造，对原系统状况进行分析，总结各部分故障。采用数据采集卡和接线端子卡更换原有的单片机数据采集系统，重新设计通信接口并编写Modbus协议的串行通信程序实现上位机与货油舱电测单元间通信，编制监控软件，结果显示运行良好。关键词：货油监控系统；信号采集卡；

2、串行通信中图分类号：U664．82文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)04-0073—05某成品油船的货油监控系统已使用10年，除货油舱电测单元本身显示正常外，上位机各参数显示均不正常。对于货油舱的监测，保留仍然正常的监测单元，即测量仪表在现场采用单片机做数据处理，但更换R卜485总线，设计通信接口，编写Modbus协议；对于其他设备的监测，采用数据采集卡更换已损坏的单片机数据采集系统；在主控室，由工控机对测量数据进行显示、存储、打印、参数设置等。R卜485总线通信速率高、距离远、稳定性好；所设计的接口电路结构简单、抗干扰能力强、可靠性高；Modbus协议具有方便易用、传输

3、高速、高效等优点；对数据采集卡优化配置，保证较高的采集速度和精度，且安装使用灵活，节省制作时间。以上构成的数据采集系统在实际中运行良好，性能稳定。1原货油监控系统分析该货油监控系统的功能是监测影响船舶状态的设备参数：货油舱(液位、温度)，压载水舱(液位)，泵舱(各类泵的工况)、机舱(柴油机运行状态)和排油监控报警等，并根据需要控制相关设备。原货油监控台系统和货油监控系统内部接线分别如图1、2所示。货油舱电测单元(下位收稿日期：2009-08—26修回日期：2009-10-10作者简介：陆洋(1978一)，男，硕士，工程师。研究方向：船舶电力系统自动化工作E-mail：lvyangapollo

4、(孕126．com．机)本身实时显示参数值，也与工控机(上位机)串行通信；GK监测机(下位机)由单片机数据采集系统组成，采集各参数值，再与工控机串行通信；最后，所有参数在终端显示器上显示，当参数值超出设定的上限时，发出声光报警信号。所有的控制操作，如泵的启停、调速等均在货油监控台上完成。系统状况：货油舱电测单元本身正常，但通信异常；GK监测机中的线路板已毁坏，无法进行参数监测与显示；工控机老化，部分功能已失效；货油监控台部分数据显示和实际测量值有误差。2方案设计与实现2．1系统结构设计方案主要为：设计上位机与货油舱电测单元串行通信接口，编写通信程序，保证数据传输；采用研华PCL--813、P

5、CL--818HD更换GK监测机的数据采集系统，并设计相应接线端子卡；编制监测软件，实现数据采集、记录保存、报警等功能，并根据液体容积进行数字、图形双显示；对系统检测、调校与恢复，保证测量精度。所设计的货油监控系统结构如图3。2．2方案实现2．2．1硬件设计1)PCI一813。PCI一813的作用是和端子卡、传感器、变送器配合，采集设备的工况信号。图4为PCL-813与信号的连接图。在图5中，板卡上单端输入电路一端接输入信号2，一端是公共地3；输入信号一端接到2，另一端接到模拟地。73第4期船海工程第39卷气轴承温度填}，函温度泵出II压力泵吸【I压力泵运行电流泵舱舱底水高位排油监控综合报警

6、油份浓度高计程仪流量汁排油监控装置2f1声力电话IfJ防爆电话选择箱广播遥控盒VHF遥控盒l#货油泵监测、遥控2#货油泵监测、遥控电动货油泵监测、遥控专用压载泵监测、遥控洗舱泵监测，遥控泵舱抽风机遥控2套联络装置紧急停止按钮茹管乇分水器l减乐阀lI压亏油剿F卜憎2VHFD纂S澌烽峥图1货油监控台系统货油监控台74图2货油监控系统内部接线图3货油监控系统结构某成品油船货油监控系统改造方案设计与实现——陆洋，吴智文，韩文玉，刘凤杰AD．PCL．813AN。图4PCL---813与信号的连接图5单端信号输入连接2)PCL--813端子卡。变送器等将测得的压力、温度、速度转换成4～20mA电流信号，

7、并传输到阳广813端子卡转换为1"-5V电压信号，再经PCL--813输人工控机。该端子卡调理电路如图6。◆2叫a)输入端电流／电压隔离转换电路。～I{1F足IiII足I胍№。函。II图6中输入和输出部分的放大器两端均形成负反馈，正相和反相输入端相当于“虚短路”，电压为0V。在输入端流过PEh的电流为：JPD，一I螂×R3／(R。+R。)，隔离电路的输出电压为：V(x，r—IPD2×R5，所以Vcnrr一(I