船舶液位測量與閥門遙控系統的應用
發布時間：2019-05-13 發布作者：
【摘要】船舶液位測量和閥門遙控系統主要由下部數據采集模塊，PLC控制模塊和上位機組成。主機接口主要使用VisualBasic語言編寫。Lonworks現場數據總線用于將信號采集模塊收集的所有模擬或數字信號轉換為可發送到主機的數字信號。通過RS485連接主機和PLC模塊，從PLC發送信號，在現場驅動電磁閥以改變船舶方向，改變介質（液壓油）的方向，并驅動閥門的轉向。閥門開關的目的是增加船舶自動化程度，以實現船舶油水交換。
1液艙閥門遙控系統簡介
船舶液壓閥門遙控系統主要由中央集水系統（下稱中央集約系統）和分散式電解系統（下稱分散化系統）組成。集中型通常由三個組成部分組成：一個液壓泵站、一組電磁開關閥門和一個液壓油罐。液壓泵站作為一種能源運作。電磁交換閥門改變了應用中液壓元件的方向。
分散式的類型是一種新的閥門控制系統。該系統將電力、水泵、液壓裝置和控制裝置結合起來，形成一種獨立的小型電動液體裝置。
每個液態閥門安裝的控制器，由電信號直接控制裝置驅動，其基本組成部分是一個電動流體控制器，其中包括一個功率模組、一個液壓應用模組、一個安全保護模組和一個閥門指示模組。動力包括小型電阻器、輻射微粒[1]。（相關推薦：
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2閥門遙控系統經濟性分析
在初步投入分析中，由于集中和分散的裝置控制部分的原則和結構接近，這兩種設備的較初控制部分基本相同，只考慮到水利部分的初始投入成本。
根據一項市場調查，中央投入的初始成本約為10萬元人民幣，主要水利設備和水利設備的總價約為66萬元人民幣。每一個閥門流體控制器的國內零售價約為260歐元，相當于2139元人民幣，49個電動和液體控制器的總價格約為100000元人民幣，超過了66000美元的總價格。閥門電液控制器的生產成本很高，如果國內掌握或者引進分散型遙控系統的生產技術，國內生產的分散型系統的初次投入會低于集中型系統[2]。
3原理
高性能傳感器用于將物理精度轉換為較新的4-20納秒信號，并根據A/D數據轉換模塊接收信號并發送到主機。每個船艙和下水道井中的水位通過人機交互界面被遠程監控。通過RS485數據傳輸，由主機發送的控制命令發送到PLC，用于電磁控制閥，液壓閥是一種能夠滿足船舶的液壓和水目標的電磁控制閥[3]。
4相關技術介紹
（1）傳感器的選擇
傳感器是一種測量設備，可以將測量值轉換成相應的具體物理數值。傳感器包括靈敏度、精確度、溫度以及可靠性等指標，此外，可以根據系數選擇高壓傳感器。以各種介質的電壓效應為基礎，通過外部力量在介質表面產生電荷，從而可以進行非電壓測量。壓載水和船舶燃料箱的轉速在05%~0125%之間。壓力計的優點是能夠以非常敏感的帶寬、簡單的結構、操作可靠性和輕度尺度作出反應。
（2）Lonworks數據總線傳輸技術
在控制系統中，Lonworks是一種聯合控制的網絡技術，網絡協議完全開放，通信不受媒體限制。Lonworks技術的一個基本產品是LonworksNeuron芯片，它是Lonworks技術的一個重要組成部分。Lontalk的通信包括其采購事務的標準，以確保具備強大的通信、控制、自我診斷和I/OLongWorks技術能力。該技術用于雙線信號采集和遠距離及寬度數據傳輸。Lon-works數據總線傳輸技術由路由器、Longworks協議、Long-Works轉發器和LongWorks網絡組成[4]。
在可以通過LonTalk協議向輔助設備發送消息，更直觀的屏蔽雙絞線，根據需要隔離信號干擾等在人機界面上顯示實時測量數據，實現系統穩定工作的較終目標。
（3）A/D轉換技術（信號采集模塊）
系統中使用的A/D轉換器不僅是一個穩定的高速信號，而且也是一個CPU。其神經芯片Toshiba3150是Lonworks通信系統的處理器，該處理器使用信號接收模塊接收傳感器信號并計算ECUC電子轉換。該模塊是模式化的，可在維護期間內直接替換，大大縮短了維護時間。此外，數據處理模塊必須符合LonTalk的報文規則，以確保數據的安全。每個采購模塊必須有自己的節點編號，即模塊地址。
（4）RS485傳輸技術
RS485有助于各點之間的互連，消除了許多信號線。用戶可以建立自己的先進通信協議（如MODbus協議），以完成設備互連。這樣，車載設備可以引入數據處理終端，并且設備的所需測量被編程為MODBUS協議。測量點通過一對雙絞線傳輸到另一個系統，大大節省了電纜，同時減少了與船舶其他系統連接的工作量。
（5）VB編程技術
該系統以VB方案為基礎，該方案的優點是易于使用，這使得有經驗的程序員夠以自己的方式快速開發程序。VB程序可以很容易地連接到數據庫。VB使用GUI系統，允許輕松構建應用程序，也可以選擇制定相當復雜的程序。
（6）PLC編程技術
PLC是公司批準的一種產品，在市場上被認為是穩定和具有成本效益的變成技術。PLC編程技術有一條可下載PLC的單一通信線路和一個非常方便的現場替換方案。，能夠自動處理和編程200個S7-200專用軟件35個模擬點，程序在16K以內。
5需求分析
該系統較重要的設計分為兩部分：
（1）主機的VB編程。
（2）PLC程序通過遠程閥門功能實現。
為了建立一個良好的系統，必須首先進行需求分析，以確保所設計的監測系統符合用戶的需求。
①較基本的功能是能夠傳送關鍵數據，例如需要對油箱進行檢測，以便機組人員進行遠距離監測。②遠程閥門系統要求使用者離開閥門位置。控制的UL切換閥必須能夠切換到預定位置，必須在主計算機上準確顯示內部調節開關閥的位置反饋信息。根據船舶的設計，船上有一個傳感器，一個位于其位置的遙控閥和一個淡水入口/出口管。每艘船必須在主機上正確反映船舶的MIMIC圖。較重要的是該系統接收的數據不多，對長期業務而言是穩定的。此外，該系統的警報點是準確的。
6結束語
系統設計的核心是PLC程序的編寫和主機人機交互界面的編程。對于其他設備，成熟的產品可以直接進入市場，其好處如下：①代碼：整個系統的各種軟硬件都應符合相關的國際國內標準和技術標準后，才能進入市場。②開放性：收集的信號和命令可以發送到車載監測和警報系統、VDR設備和其他系統。③進展：根據進口產品的模擬設計和使用概念，機組人員在系統使用和產品升級方面的需要增加，確保了系統技術先進。④可擴展性：軟件和硬件平臺具有出色的可擴展性，可以輕松升級和更新系統。⑤經濟：產品獨立，可顯著降低設備維護和維修成本。
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