GE Fanuc PLC 在船舶貨控系統中的應用

1. 系統概述

CARGOPRO系統主要有四個(gè)相對獨立的子系統組成，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，能對全船的貨控系統進(jìn)行監測及報警，是全船電氣系統的重要組成部分。該系統有大量數字量和模擬量的測量點(diǎn)，且這些測量點(diǎn)種類(lèi)多，分布廣，因此對系統的安全性，可靠性及通信能力有較高的要求。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：


　　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。由于所需采集的信號分布廣，數量與種類(lèi)多，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。CPU經(jīng)過(guò)運算將控制信號經(jīng)Genius Bus發(fā)送到GE VersaMax Remote I/O模塊，實(shí)現遠程控制。

　　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)

　　采用GE的PLC作為控制和信號采集模塊，最大限度保證了系統運行的穩定性和安全性; 分散采集，集中控制的設計，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，ProfiBus等，大大擴展了系統的適用范圍; 先進(jìn)的模塊化打包設計，使得各子系統之間相對獨立，可以單獨運行，同時(shí)各子系統之間也可以無(wú)縫連接，協(xié)調工作，能滿(mǎn)足根據客戶(hù)的特殊需要，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系統具有極高的安全行和穩定性，人機界面友好，通信穩定，且目前已在多艘船上得到了應用，并通過(guò)了多家船級社的船檢。