基于PLC的船舶貨控系統設計

1、系統概述

　　CARGOPRO（CARGO CONTROL SYSTEM）系統主要包括：液位遙測系統、閥門(mén)遙控系統、獨立高位及高高位報警系統和大艙進(jìn)水報警系統這四個(gè)子系統組成，可以對全船的貨控系統進(jìn)行檢測。

我們采用GE Fanuc 90-30、VersaMax Micro等系列的PLC作為系統的控制單元，VersaMax Remote I/O作為遠程站進(jìn)行信號采集，Genius Bus、Mod Bus、Profibus等通用總線(xiàn)協(xié)議作為內部通信協(xié)議，并通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議與工控軟件iFix通信，實(shí)現人機對話(huà)。

　　2、系統解決方案

　　整套CARGOPRO系統的系統圖如圖1所示：

整套 CARGOPRO 系統的系統圖如圖 1所示：

　　圖1 CARGOPRO系統圖

　　2.1 液位遙測系統

　　液位遙測系統采用分散采集，集中控制的設計理念，對相應艙室的液位，液貨艙的溫度以及四角吃水等進(jìn)行檢測與報警。由于信號種類(lèi)多，分布廣，在采集時(shí)尤其注意，因此所有的信號都通過(guò)安裝在各個(gè)采集箱中的GE VersaMax Remote I/O模塊進(jìn)行采集，保證所采集信號的準確性。GE VersaMax Remote I/O模塊通過(guò)GE的Genius Bus總線(xiàn)協(xié)議與安裝在貨控臺的PLC主站通信，將所采集的信號發(fā)送到PLC的CPU模塊。經(jīng)過(guò)CPU處理后將控制信號經(jīng)Genius Bus發(fā)送到GE VersaMax Remote I/O模塊，實(shí)現遠程控制。

　　本系統上位機部分包括一臺工控機、一臺交換機以及打印機和軟件。工控機通過(guò)TCP/IP協(xié)議與PLC主站通信，實(shí)現監控軟件HMI/SCADA iFix與PLC之間的信息交換。操作者通過(guò)iFix軟件可以實(shí)現對所有測量點(diǎn)的實(shí)時(shí)監測以及對報警信息的處理。

　　2.2 獨立高位及高高位報警系統

　　該系統通過(guò)采集獨立的報警信號，對液貨艙、污水艙、壓載水艙等艙室的高液位及高高液位信號進(jìn)行報警。采用獨立的VersaMax Micro系列PLC作為控制器，QuickPanel View系列的觸摸屏作為HMI，構成了一個(gè)相對獨立的控制系統，實(shí)現相應報警信號的顯示和控制。

　　作為HMI的觸摸屏與PLC控制器之間通過(guò)Mod Bus總線(xiàn)協(xié)議通信，所有報警信號的顯示以及操作員對系統的操作在一個(gè)觸摸屏上完全實(shí)現，使得整個(gè)系統極為精簡(jiǎn)。

　　2.3 大艙進(jìn)水報警系統

　　系統利用壓力式液位測量原理，將壓力信號轉換成4-20mA電流信號，送至貨控臺上的VersaMax Micro系列PLC控制站，PLC控制站與QuickPanel View系列的觸摸屏通過(guò)TCP/IP通信，實(shí)現報警信號的現實(shí)與控制。整套系統可以實(shí)現獨立的液位顯示，報警顯示及控制。

　　2.4 閥門(mén)遙控系統

　　閥門(mén)遙控系統由貨控臺GE Fanuc 90-30系列PLC控制主站、電磁閥箱VersaMax Remote I/O PLC采集控制站、閥門(mén)遙控專(zhuān)用工控機、液壓動(dòng)力泵站、電磁閥箱（包括應急閥塊）、液動(dòng)閥門(mén)、手搖泵、應急手搖泵組成。閥門(mén)遙控裝置采用電-液型驅動(dòng)裝置來(lái)控制電磁閥的動(dòng)作以達到遙控操縱貨油及壓載艙管路閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉。閥門(mén)的開(kāi)閉操作及閥位指示都在貨控臺上閥門(mén)遙控專(zhuān)用顯示屏上。

　　在貨控臺的 PLC 控制主站處可對液動(dòng)遙控閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)指示，紅色指示閥門(mén)關(guān)閉，綠色指示為閥門(mén)打開(kāi)；開(kāi)度閥具有開(kāi)度指示及控制。電磁閥箱 PLC 控制站通過(guò) Genius Bus與貨控臺 PLC 主站連接，根據貨控臺 PLC控制站的操作要求，控制相應的電磁閥，通過(guò)電磁閥的瞬間通電換向并鎖位功能，控制油路進(jìn)出方向，達到開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目的；所有遙控閥的閥位指示及開(kāi)度控制信號均送到電磁閥箱 PLC 控制站，通過(guò) Genius Bus發(fā)送至貨控臺 PLC 控制站接收。

　　上位機部分包括一臺工控機、一臺交換機以及打印機和軟件。工控機通過(guò) TCP/IP 協(xié)議與 PLC 主站通信，實(shí)現監控軟件 HMI/SCADA iFix 與 PLC 之間的信息交換，實(shí)現閥門(mén)的控制及狀態(tài)的顯示及報警歷史記錄與查詢(xún)。

　　3、系統特點(diǎn)

　 為了盡可能的保護系統的安全性和穩定性，我們采用的控制和信號采集模塊是GE的PLC; 利用分散采集，集中控制的原則，使得各種信號的采集與控制準確、方便；兼容多種通用的總線(xiàn)協(xié)議，如：Genius Bus，Mod Bus等，極大的增加了系統的可擴展性；同時(shí)運用模塊化設計，將系統劃分為不同功能的模塊，使其獨立，便于修改和擴展，這樣既能滿(mǎn)足根據客戶(hù)的特殊需要，又能實(shí)現個(gè)性化的組合；多種人機界面，如：IPC、觸摸屏、MIMIC板等，確保了操作人員能方便，快捷地獲取信息并實(shí)現控制。

　　4、結束語(yǔ)

　　CARGOPRO系統通過(guò)極高的安全性和穩定性和友好的人機交互界面在多艘船上得到了應用，并通過(guò)了多家船級社的船檢。