随着船舶制造工艺和水平的日益提高, 船舶以及海洋工程项目的系统集成度以及自动化程度越来越高, 船舶的报警监控手段从本地监控逐渐的进入到集中监控阶段。集中的报警监控系统在船舶与海洋工程项目中所处的地位也越来越高。同时随着其自动化程度的越来越高, 系统的复杂性也越来越高, 系统调试和维护的难度越来越高, 需要一种新的方法对系统进行调试。
1 报警监控系统介绍
报警监控系统应用于船舶与海洋工程项目中, 从早期的继电器报警灯到PLC到现在广泛应用的计算机集中监控, 从功能上和复杂程度上越来越高, 所采集的信号和控制的设备越来越复杂, 对于系统的稳定性和维护难度上也同样有了更高的要求。
这里我们主要介绍的是目前最先进的计算机集中监控。该系统的基本控制流程如下。I/O模块负责采集各种传感器的信号, 通过网络通讯模块将采集到的信号传输到中央计算机, 然后经过计算机的处理之后, 通过人机界面显示出来, 给出报警或者参数, 并将控制员的命令 (手动命令) 或计算机按照设定好的程序自动发出命令通过网络再传输给网络通讯模块, 由通讯模块输送到I/O模块输出进而实现系统的自动控制。 (见图1)
对于自动化程度不同的船舶或海洋工程项目而言, 该系统的复杂程度也不同, 从几百个I/O点的小型船舶到1万个I/O左右的大型半潜钻井平台, 随着复杂度的提升, 系统的安全性以及稳定性都有了更高的要求。光纤, 冗余网络, 备用系统, 备用计算机等技术均应用到该系统中来。
2 调试方法
该系统由于在海洋工程项目中的复杂度很高, 系统也很庞大, 所以在调试过程中如果采用以往的直接整体调试的方法比较困难, 在这里我们选择采用分块调试的方式进行, 以便提高效率和准确度。
(1) 通过仪器模拟在I/O模块与主控计算机间进行调试, 通过在I/O模块处模拟和采集各种信号的输入输出, 检验系统是否工作正常, 以及软件是否有不正确的地方。
(2) 在设备本地校验各种传感器, 遥控阀和各系统的报警点和遥控控制, 使其正常工作。
(3) 将各种传感器, 遥控阀以及各系统的报警点连接到I/O通道上进行整个系统的功能测试。
采用分块的调试方法, 使得庞大复杂的系统分成了各自独立的小块系统, 使得调试的过程清晰明了, 分工明确, 降低了调试的复杂性和难度。大大提高了效率和准确性, 同时也节约了工期。
3 项目举例
下面通过刚刚交付使用的Cosl Pineer深水半潜式钻井平台的报警监控系统的实例来分析一下该系统的特点。该平台配备了先进的钻井系统和DP3动力定位系统, 并集钻井、居住等功能于一身。平台全长104.5m、型宽65m、型深36.85m、作业水深750m、钻井深度7500m, 设计吃水9.5m~17.75m, 排水量27331t~36402t, 平台设计寿命为20年, 额定居住人员120人。与同类型平台相比, 该平台的自动化程度高、操作简单、工作环境舒适、安全性高。
在该项目中采用Kongsberg设计的ICMS系统作为主要的自动控制系统, 该系统采用双套中央主机互为备用, 采用冗余光纤网络进行通讯, 在各主要区域设置有I/O信号外站负责信号采集以及命令的发布。
该系统集报警检测, 设备控制, DP-3, 自动舵, 电子海图, 雷达等系统的自动控制于一身, 在经过设定一些参数之后, 可以达到完全的自主控制, 自动化程度很高。该系统连接有大量的传感器, I/O点近10000个, 对于调试工作有很大的难度。如果采用原有的方法进行调试, 不光工作量庞大, 所需人员很多, 而且容易造成错误而导致返工。而且在发生故障的时候, 难于分析问题的所在, 效率较低。所以在调试的过程中大量的采用分块的调试方法, 将系统简化, 对于I/O端到主控计算机侧通过各种仪器, 模拟各种信号, 在主系统运行之后先行进行模拟测试, 保证系统网络, 通讯, 软件逻辑的正确运行。同时对于设备端通过对各种传感器, 遥控阀等的校准与调试保证其工作的准确与正常。最后, 再将校验好的设备连接到已经完成模拟设置的I/O通道上面, 完成整个系统的调试。
以遥控阀为例说明分块的调试方法的优点。
首先:在自动控制系统的主控电脑以及通讯网络建立起来以后, 开始着手在外站 (I/O) 进行模拟测试, 针对比例阀的反馈电流为4mA~20mA信号, 使用Fluck 725进行4mA~20mA信号的模拟, 检测人机界面上面该阀的反馈指示开度是否准确, 同时检测控制信号是否能够正确发出。
其次:在本地对于遥控阀进行调试, 保证每个遥控阀都能正常的关闭和打开, 反馈工作正常。
最后:将遥控阀连接到控制系统上 (或打开I/O模块上面的连接开关) , 通过在人机界面对遥控阀进行操作, 并在本地检测遥控阀是否能够根据指令准确的动作, 并给出准确的反馈。随后也将阀间或阀与系统间的逻辑关系进行检测, 以保证自动控制的准确性。
这样的调试方式降低了调试过程中的复杂度, 使庞大的系统化为一项项具体的工作使工作难度降低, 在调试过程中减少了错误的发生, 在出现故障的同时也易于找出问题的所在。在将庞大的系统分成了局部的独立的小系统, 以小的系统为单位首先独立的调试完毕, 然后再将其整合到一起进行调试。这样的调试方法使得复杂庞大的系统化繁为简, 即提高了效率, 也缩短了工时, 同样也减少了错误的发生利于故障的排除。在该项目中, 大量的采用了分块的调试方法进行调试工作, 取得了良好的效果。
4 结语
随着船舶与海洋工程项目自动化程度的提高, 报警监控系统在项目中的重要性和复杂性也与日俱增, 采用分块的调试方法对于日益庞大的系统有利于化繁为简提高效率, 缩短工时。这种方法也可以引见到整船或平台的建造之中, 对于造船业的模块化建造工艺以及对于复杂船型和平台的生产调试过程有着重要的意义。
摘要：文章介绍了船舶报警监控系统的组成以及调试方法, 并以具体的项目对其进行了举例分析, 对于船舶与海洋工程项目中的报警监控系统的现场调试有很高的指导意义。
关键词：自动控制,报警,监控,调试,船舶,海洋工程
参考文献
[1] Kongsberg.CoslPineer ICMS KFDD.