多功能控制系統——S-Max應用

船舶作為頂級的交通工具，沒有任何一種運輸工具能夠像船舶這樣，可以運送如此多的人員或貨物。荷蘭Reederei G, de Vries & Bruins公司的Emma號集裝箱貨輪上安裝了現代化船舶監控系統，由船舶配件供應商El-Tec公司出品簡稱為eAMS監控系統?；谠撓到y的是Phoenix Contact公司研發生產的多功能控制系統——S-Max。

　　現代化船舶有著數不清的電力驅動裝置及設備。其中，電動機的開關和控制閥的終點位置狀態等采集的是數字式數據，而潤滑油路的溫度與壓力、冷卻系統、軸承溫度、機械轉速，以及機械功率等則采集的是模擬式數據。根據國內外航運主管當局的有關規定，船舶所有的儀器設備和機械狀態數據都必須進行監控，所有的數據都要做好記錄。

　　荷蘭Kampen市的Werft Peters Shipyards B.V.公司生產制造各種類型的船舶，其中就包括沿海貿易船舶和貨運集裝箱船舶；所有的船只都配備了全新的監控及報警系統。2007年12月份，他們制造的集裝箱運輸船Emma號正式移交給了荷蘭Reederei G, de Vries & Bruins公司（圖1）。Emma號集裝箱貨輪具有IA級的破冰航行許可證，其相當于一艘破冰船。空載時的凈載重噸為3650DWT（相當于2528總登記噸位凈載重噸），長度為90m，寬度為12.5m，Emma號屬于一艘大型集裝箱貨輪。

　　Emma號上的電氣電子設備是由荷蘭Hattem市El-Tec電子技術公司研發生產的。該公司共有60余名職工，是一家船舶制造業電子技術和自動化技術專業公司。El-Tec公司的電子研發領導人Herbert Peek先生（圖2）介紹說：“為中央監控系統和所有電子設備的操作控制，我們研發了eAMS- El-Tec報警和監控系統。系統可對驅動狀態與燃油量狀態等進行集中管理，對船舶用泵或監控攝像機進行控制，并且記錄GPS衛星定位數據?！?/P>

　　在機艙里用戶可以看到eMAS的主要部件。傳感器都已直接連接到位，接上供電電源。與以太網相比較，每個檢測到的數據都會提供給駕駛室使用?；诋斍白钚芦@取的數據，船長能夠迅速做出重要決斷，并貫徹執行下去。由于能夠對船舶出現的問題與可能出現的停機故障及時做出正確的反應，并采取相應措施，集裝式貨輪的利用率就提高了。另外，該系統所生成的數據還可以方便地傳輸給其他系統使用。

圖3 Emma號上的控制系統配備了四個S-Max系統

　　S-Max系統的組成

　　從2005年起，El-Tec公司開始研發eAMS監控系統。在尋找多功能的控制裝置時，公司決定采用Phoenix Contact公司研發生產的S-Max系統：這款由工業計算機、SPS可編程序控制器和現場總線主工作站組合在一起的復合系統。Peek先生說道：“利用S-Max我們能夠為用戶提供使用靈活的、可分級控制的自動化系統。SPS可編程序控制器與可視化裝置集成在一起可明顯地節省設計工作量，也可以節約成本費用。”

　　在該基本設置條件下，由一個S-Max即可構成一個利用內部總線接受模擬數據和數字化數據的eAMS系統。SPS控制程序的編制可用系統軟件ProConOs來完成。操作界面的調整利用可視化軟件ProVisit。所有的檢測數據由在線工作站采集而成，并將模擬數據和數字化數據匯總到上一級模塊中，其可作為自給自足的系統使用，最多能處理500條提示信息。所需的提示信息數量取決于硬件。軟件采用參數賦值方式進行匹配，因此無需編寫內部控制程序。

圖4 S-Max 5006使eAMS系統的提示信息在駕駛控制室中實現了可視化

　　在Emma號貨輪上共使用了4個S-Max系統（圖3）。第1個型號為5012型，被安裝于機艙中與一個在線工作站共同工作。Peek先生表示：“在此工作站中運行著SPS軟件和可視化系統。從這里客戶可對系統進行監控和操作?！逼叫械牡?個S-Max系統是一個規格較小，為5006型，利用OPC服務器和以太網連接，安裝在駕駛控制室中，只用于可視化操作（圖4）。除了eMAS系統之外，Emma號貨輪還有另外兩個控制系統。與eMAS系統一起安裝在輪機艙中的系統——MSB（主控制柜）系統，它是第3個S-Max系統；使用的型號為5012型，與大量在線工作站共同對儀器設備的工作狀況進行控制及實現可視化（圖5）。受其控制的儀器設備包括三臺電動機、17個船舶泵及通風機的動力驅動裝置。

　　圖5 MSB系統控制著貨輪上的機械設備和儀器儀表

　　所有由eAMS系統采集到的提示信息都傳送到報警系統中，這些信號經輸入及輸出控制層進行耦合，不允許通過總線系統交換。還有一個5012型的S-Max系統，作為第4個S-Max系統，它被安裝在指揮臺中。通過這一系統可以操作指揮臺中所有的儀器設備（圖6），包括：照明、窗刷、雨刷裝置、指揮臺空調和攝像機等。最后經一個控制交換器將四個S-Max系統連接起來。OPC服務器在eMAS系統的5012型S-Max系統中運行。以太網連接采用的是銅質導線，只有交換器與指揮臺5012型S-Max直接的連接采用的是HCS光纖，以避免電勢差滯后帶來的干擾。

圖6 駕駛控制室中的S-Max 5012控制著所有的儀表

　　同時使用4個S-Max系統

Peek先生對此進行總結：“我們在20艘船舶上安裝了采用Phoenix Contact元器件的eAMS系統。目前還有20艘船計劃并正在四家船廠中制造。其中包括一條60m長的游艇。”下一步，現有系統中的SPS可編程序控制器部分將被自動化軟件PC Worx所替代。同時，可視化系統也將升級到Visu+。另外，El-Tec公司正在努力研發基于兩個S-Max儀器的新型監控和報警系統。這一新系統將利用Profinet-Ring進行冗余耦合。當一個儀器出現故障后，另一個S-Max將馬上承擔起所有的控制工作。在eAMS新一代的系統中，原先自給自足的三個系統將合為一體。