基于PLC的船舶货控系统设计

1、系统概述

　　CARGOPRO（CARGO CONTROL SYSTEM）系统主要包括：液位遥测系统、阀门遥控系统、独立高位及高高位报警系统和大舱进水报警系统这四个子系统组成，可以对全船的货控系统进行检测。

我们采用GE Fanuc 90-30、VersaMax Micro等系列的PLC作为系统的控制单元，VersaMax Remote I/O作为远程站进行信号采集，Genius Bus、Mod Bus、Profibus等通用总线协议作为内部通信协议，并通过TCP/IP网络协议与工控软件iFix通信，实现人机对话。

　　2、系统解决方案

　　整套CARGOPRO系统的系统图如图1所示：

整套 CARGOPRO 系统的系统图如图 1所示：

　　图1 CARGOPRO系统图

　　2.1 液位遥测系统

　　液位遥测系统采用分散采集，集中控制的设计理念，对相应舱室的液位，液货舱的温度以及四角吃水等进行检测与报警。由于信号种类多，分布广，在采集时尤其注意，因此所有的信号都通过安装在各个采集箱中的GE VersaMax Remote I/O模块进行采集，保证所采集信号的准确性。GE VersaMax Remote I/O模块通过GE的Genius Bus总线协议与安装在货控台的PLC主站通信，将所采集的信号发送到PLC的CPU模块。经过CPU处理后将控制信号经Genius Bus发送到GE VersaMax Remote I/O模块，实现远程控制。

　　本系统上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过TCP/IP协议与PLC主站通信，实现监控软件HMI/SCADA iFix与PLC之间的信息交换。操作者通过iFix软件可以实现对所有测量点的实时监测以及对报警信息的处理。

　　2.2 独立高位及高高位报警系统

　　该系统通过采集独立的报警信号，对液货舱、污水舱、压载水舱等舱室的高液位及高高液位信号进行报警。采用独立的VersaMax Micro系列PLC作为控制器，QuickPanel View系列的触摸屏作为HMI，构成了一个相对独立的控制系统，实现相应报警信号的显示和控制。

　　作为HMI的触摸屏与PLC控制器之间通过Mod Bus总线协议通信，所有报警信号的显示以及操作员对系统的操作在一个触摸屏上完全实现，使得整个系统极为精简。

　　2.3 大舱进水报警系统

　　系统利用压力式液位测量原理，将压力信号转换成4-20mA电流信号，送至货控台上的VersaMax Micro系列PLC控制站，PLC控制站与QuickPanel View系列的触摸屏通过TCP/IP通信，实现报警信号的现实与控制。整套系统可以实现独立的液位显示，报警显示及控制。

　　2.4 阀门遥控系统

　　阀门遥控系统由货控台GE Fanuc 90-30系列PLC控制主站、电磁阀箱VersaMax Remote I/O PLC采集控制站、阀门遥控专用工控机、液压动力泵站、电磁阀箱（包括应急阀块）、液动阀门、手摇泵、应急手摇泵组成。阀门遥控装置采用电-液型驱动装置来控制电磁阀的动作以达到遥控操纵货油及压载舱管路阀门的打开和关闭。阀门的开闭操作及阀位指示都在货控台上阀门遥控专用显示屏上。

　　在货控台的 PLC 控制主站处可对液动遥控阀进行开关操作。开关阀的开关指示，红色指示阀门关闭，绿色指示为阀门打开；开度阀具有开度指示及控制。电磁阀箱 PLC 控制站通过 Genius Bus与货控台 PLC 主站连接，根据货控台 PLC控制站的操作要求，控制相应的电磁阀，通过电磁阀的瞬间通电换向并锁位功能，控制油路进出方向，达到开关阀门的目的；所有遥控阀的阀位指示及开度控制信号均送到电磁阀箱 PLC 控制站，通过 Genius Bus发送至货控台 PLC 控制站接收。

　　上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过 TCP/IP 协议与 PLC 主站通信，实现监控软件 HMI/SCADA iFix 与 PLC 之间的信息交换，实现阀门的控制及状态的显示及报警历史记录与查询。

　　3、系统特点

　 为了尽可能的保护系统的安全性和稳定性，我们采用的控制和信号采集模块是GE的PLC; 利用分散采集，集中控制的原则，使得各种信号的采集与控制准确、方便；兼容多种通用的总线协议，如：Genius Bus，Mod Bus等，极大的增加了系统的可扩展性；同时运用模块化设计，将系统划分为不同功能的模块，使其独立，便于修改和扩展，这样既能满足根据客户的特殊需要，又能实现个性化的组合；多种人机界面，如：IPC、触摸屏、MIMIC板等，确保了操作人员能方便，快捷地获取信息并实现控制。

　　4、结束语

　　CARGOPRO系统通过极高的安全性和稳定性和友好的人机交互界面在多艘船上得到了应用，并通过了多家船级社的船检。