基于PLC的船舶貨控系統(tǒng)設計

1、系統(tǒng)概述

　　CARGOPRO（CARGO CONTROL SYSTEM）系統(tǒng)主要包括：液位遙測系統(tǒng)、閥門遙控系統(tǒng)、獨立高位及高高位報警系統(tǒng)和大艙進水報警系統(tǒng)這四個子系統(tǒng)組成，可以對全船的貨控系統(tǒng)進行檢測。

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

　　2、系統(tǒng)解決方案

　　整套CARGOPRO系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如圖1所示：

整套 CARGOPRO 系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如圖 1所示：

　　圖1 CARGOPRO系統(tǒng)圖

　　2.1 液位遙測系統(tǒng)

　　液位遙測系統(tǒng)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行檢測與報警。由于信號種類多，分布廣，在采集時尤其注意，因此所有的信號都通過安裝在各個采集箱中的GE VersaMax Remote I/O模塊進行采集，保證所采集信號的準確性。GE VersaMax Remote I/O模塊通過GE的Genius Bus總線協(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，實現(xiàn)遠程控制。

　　本系統(tǒng)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TCP/IP協(xié)議與PLC主站通信，實現(xiàn)監(jiān)控軟件HMI/SCADA iFix與PLC之間的信息交換。操作者通過iFix軟件可以實現(xiàn)對所有測量點的實時監(jiān)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(tǒng)

　　該系統(tǒng)通過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(gòu)成了一個相對獨立的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)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Mod Bus總線協(xié)議通信，所有報警信號的顯示以及操作員對系統(tǒng)的操作在一個觸摸屏上完全實現(xiàn)，使得整個系統(tǒng)極為精簡。

　　2.3 大艙進水報警系統(tǒng)

　　系統(tǒng)利用壓力式液位測量原理，將壓力信號轉(zhuǎn)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TCP/IP通信，實現(xiàn)報警信號的現(xiàn)實與控制。整套系統(tǒng)可以實現(xiàn)獨立的液位顯示，報警顯示及控制。

　　2.4 閥門遙控系統(tǒng)

　　閥門遙控系統(tǒng)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、閥門遙控專用工控機、液壓動力泵站、電磁閥箱（包括應急閥塊）、液動閥門、手搖泵、應急手搖泵組成。閥門遙控裝置采用電-液型驅(qū)動裝置來控制電磁閥的動作以達到遙控操縱貨油及壓載艙管路閥門的打開和關閉。閥門的開閉操作及閥位指示都在貨控臺上閥門遙控專用顯示屏上。

　　在貨控臺的 PLC 控制主站處可對液動遙控閥進行開關操作。開關閥的開關指示，紅色指示閥門關閉，綠色指示為閥門打開；開度閥具有開度指示及控制。電磁閥箱 PLC 控制站通過 Genius Bus與貨控臺 PLC 主站連接，根據(jù)貨控臺 PLC控制站的操作要求，控制相應的電磁閥，通過電磁閥的瞬間通電換向并鎖位功能，控制油路進出方向，達到開關閥門的目的；所有遙控閥的閥位指示及開度控制信號均送到電磁閥箱 PLC 控制站，通過 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 TCP/IP 協(xié)議與 PLC 主站通信，實現(xiàn)監(jiān)控軟件 HMI/SCADA iFix 與 PLC 之間的信息交換，實現(xiàn)閥門的控制及狀態(tài)的顯示及報警歷史記錄與查詢。

　　3、系統(tǒng)特點

　 為了盡可能的保護系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)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協(xié)議，如：Genius Bus，Mod Bus等，極大的增加了系統(tǒng)的可擴展性；同時運用模塊化設計，將系統(tǒng)劃分為不同功能的模塊，使其獨立，便于修改和擴展，這樣既能滿足根據(jù)客戶的特殊需要，又能實現(xiàn)個性化的組合；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現(xiàn)控制。

　　4、結(jié)束語

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