結(jié)構(gòu)物滑移裝船控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

王煦偉

（天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131）

平衡控制系統(tǒng)，是以測量控制計算機為主體直接參與被測控對象的檢測、監(jiān)督和控制，通過檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)，與被監(jiān)調(diào)控制的對象共同構(gòu)成的整體。

本系統(tǒng)中計算機負(fù)責(zé)對傳感器信號采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算艙內(nèi)液位，進(jìn)行系統(tǒng)管理如顯示/記錄等，以及船舶參數(shù)的分析，檢測環(huán)節(jié)故障診斷，實現(xiàn)壓排水執(zhí)行元件的控制。

1 平衡控制系統(tǒng)的信息收集

在大型結(jié)構(gòu)物滑移裝船的過程中，平衡控制系統(tǒng)收集來自液位測量系統(tǒng)的液位信息、傾角傳感器的橫縱傾角、激光測距儀的滑移距離和潮位傳感器的潮位信息進(jìn)行計算、處理，發(fā)出執(zhí)行信號對線性絞車、壓載泵和壓載艙電磁閥進(jìn)行控制并顯示結(jié)果，遇到意外情況，可以立刻停止拖拉，就地調(diào)整。其傳感器的布置圖如圖1。

圖1 傳感器的布置圖

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、原始數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)，包括液位測量系統(tǒng)、傾角測量傳感器、激光測距儀、潮位傳感器。

2 模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的功能，是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。檢測現(xiàn)場與計算機的距離較遠(yuǎn)，A/D模塊要有適于遠(yuǎn)程通信的端口。為保證檢測系統(tǒng)的精確，A/D轉(zhuǎn)換模塊需有很高的精度，選用美國DGH公司的D5252作為A/D轉(zhuǎn)換模塊。輸入為4～20 mA電流模擬量，與前面所講的液位傳感器的4～20 mA電流輸出正好匹配，溫度為–25～70℃時，精度不超過1%FS，本身具有零點校正，線性補償，大小模式濾波，輸出的設(shè)置和校驗。

RS-232接口、RS-422接口和RS-449接口通常都只用于點對點的通訊系統(tǒng)中，若系統(tǒng)中需要相互通信的節(jié)點超過2個時，它們都不能直接滿足要求。

RS-485支持一點對多點的通信。RS-485的電氣標(biāo)準(zhǔn)仍為RS-422標(biāo)準(zhǔn)。RS-485通信接口的信號傳輸是用兩根線之間的電壓來表示邏輯1和0的。因為發(fā)送端需要2根線，接收端也需要2根線。由于傳輸線采用了差動信道，所以抗干擾性極好。又由于阻抗低，傳輸踞離可達(dá)1200 m。

3 現(xiàn)場總線的通訊設(shè)計方案

根據(jù)現(xiàn)場采集信號距離計算機較遠(yuǎn)且有信號干擾，一臺計算機與多個D5252模塊通訊，采用RS485通訊方式。

采用現(xiàn)場總線的設(shè)計方案，將多路傳感器的信號在現(xiàn)場送入D5252巡檢儀，數(shù)個D5252巡檢儀輸出的信號，用一路總線輸入到計算機。D5252巡檢儀放在采集現(xiàn)場，距離傳感器距離近，信號傳輸距離短，比較可靠。D5252巡檢儀出來的信號，是經(jīng)過放大的，且一路信號不易受干擾，傳輸距離遠(yuǎn)。這就是采用現(xiàn)場總線的優(yōu)點。而且采用巡檢儀與計算機構(gòu)成了集散系統(tǒng)。巡檢儀本身進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)化功能，計算機本身只對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，節(jié)省了時間，提高了系統(tǒng)采集速度。

4 執(zhí)行系統(tǒng)的組成

執(zhí)行系統(tǒng)由計算機、RS-485通訊接口板、多個D1712 I/O控制模塊、固態(tài)繼電器組成。由計算機完成主要信息的處理，然后將執(zhí)行信號通過現(xiàn)場總線來控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。

計算機輸入輸出的是數(shù)字量，需要信號的轉(zhuǎn)換后控制電磁閥的動作，本系統(tǒng)采用D1712I/O模塊和計算機相連，完成擴展計算機I/O和信號的通訊。D1712I/O模塊具有多個輸出通道、RS485接口，可以采用以一對多的控制，并能傳輸較遠(yuǎn)距離，滿足滑移裝船平衡控制系統(tǒng)的需要。

由于D1712I/O輸出的開關(guān)量開路電壓為30 V，而最大電流為100 mA，功率不足以控制電磁閥的通斷，所以采用固態(tài)繼電器作為驅(qū)動控制。固態(tài)繼電器可以將D1712遠(yuǎn)程模塊的功率放大，使之與電磁閥的功率匹配。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)以工控機為控制系統(tǒng)的核心，采用RS485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，由弦振式應(yīng)變測量系統(tǒng)、潮位傳感器、激光測距儀等組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該硬件系統(tǒng)通過驗證，穩(wěn)定可靠。

[1]彭明霞，王明照，陳明昭.基于RS-485網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)洋船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)的接口設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2003，22(2)：20-21.

[2]胡嗣云.RS232與RS485串行總線的接口轉(zhuǎn)換技術(shù)[J].集成電路應(yīng)用，1998，(5)：36-36.

[3]朱開源.淺談幾艘船舶的壓載水系統(tǒng)[J].船舶，2003，（1）：12-15.