船舶自動(dòng)化設(shè)備中的信息化保障探討

陳明 泉州海洋職業(yè)學(xué)院

以往我國(guó)的船舶自動(dòng)化水平相較于西方國(guó)家而言，還存在一定的差距，而信息化水平也未達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。如果不依賴于系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，無法達(dá)到現(xiàn)有工作的需要，并且后期整合的時(shí)間與成本也相對(duì)較高。我國(guó)近幾年以來已經(jīng)研制出可以應(yīng)用于信息化平臺(tái)的產(chǎn)品，并且已經(jīng)應(yīng)用在民船和軍船，具有良好的安全性、穩(wěn)定性，而部分領(lǐng)域已經(jīng)超出了國(guó)際化水平，能夠取代原有的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，鏈接船上的電子設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)傳播信息化。另外，自動(dòng)化配套設(shè)備同樣也獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，有效的降低了總體設(shè)計(jì)以及調(diào)試成本。而基于信息化平臺(tái)，能夠?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，降低硬件資源的優(yōu)化配置與其他配套實(shí)施。所以，船舶自動(dòng)化提升既有技術(shù)的問題，同時(shí)也是整體的配套問題，只有考慮整體設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)，才可以更好的降低成本，從而提高船舶的質(zhì)量。

1.船舶自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1 電子信息化

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，電氣設(shè)備的通訊設(shè)施在船舶中逐漸完善，并且船舶的自動(dòng)化水平也在不斷提升。僅需操作幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，就能夠把掌握船舶的整體信息，從而保證信息系統(tǒng)的流暢性。而船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的影響因素眾多，因此需要在眾多因素中摒除干擾，簡(jiǎn)化操作流程，以此來提高船舶的自動(dòng)化水平。

1.2 網(wǎng)絡(luò)可控化

電氣自動(dòng)化的提升必須要依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字化的應(yīng)用，特別是設(shè)備的各個(gè)零件之間的信號(hào)通道的建立，可以完成系統(tǒng)的指令操作。而系統(tǒng)總線才是決定傳輸?shù)年P(guān)鍵因素，只要具有鏈接控制各設(shè)備并指令指令的作用，就可以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。另外，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)必須要將冗余的操作簡(jiǎn)化，充分利用資源來取代傳統(tǒng)操作，提高工作效率。

2.船舶信息平臺(tái)工作原理

構(gòu)建船舶信息平臺(tái)其保障主要是依賴于專用平臺(tái)協(xié)議、以太網(wǎng)、分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、交換機(jī)鏈路、電腦設(shè)備以及專用接口等。而構(gòu)建船舶信息平臺(tái)的原理并不復(fù)雜，其關(guān)鍵在于節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系，船舶信息平臺(tái)上的所有節(jié)點(diǎn)均是由平臺(tái)協(xié)議、分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，這一方式會(huì)對(duì)于彼此之間的關(guān)系造成局限性。通過利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)議來管控全網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在大約1ms的時(shí)間內(nèi)，將它們變成一致同等，但是這需要利用科學(xué)且合理的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，從而具備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾偏的功能。而這一實(shí)現(xiàn)可以說是一項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)展，其中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)均是一直等同的，那么久意味著每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的端口都能夠顯示出完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀取的目的，不僅提高了工作效率，同時(shí)還節(jié)約了時(shí)間，使得系統(tǒng)可以容納更多的信息量。由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要共享數(shù)據(jù)，所以還可以根據(jù)實(shí)際需要來選擇減少或是增加節(jié)點(diǎn)，并且通過即插即用的平臺(tái)設(shè)計(jì)，可以獲取有效數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)可以采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在適用平臺(tái)的過程中，如果某一點(diǎn)因?yàn)樘厥庠虺霈F(xiàn)損壞，并不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的整體使用與數(shù)據(jù)應(yīng)用造成影響，具有著較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。除此之外，數(shù)據(jù)庫(kù)并不是采用服務(wù)器設(shè)備，這一方式能夠有效的簡(jiǎn)化系統(tǒng)，從而使平臺(tái)具有更好的安全性。

3.船舶信息平臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

船舶信息化平臺(tái)化結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在船舶整體的運(yùn)作過程中，各個(gè)地方均會(huì)設(shè)置交換機(jī)鏈路，從而搭建最為基礎(chǔ)的信息化平臺(tái)。而基于交換機(jī)鏈路，不僅可以隨時(shí)的插入甲板、機(jī)艙設(shè)備，同時(shí)對(duì)于駕控臺(tái)以及集控臺(tái)而言，具有一定的保障。另外，由于其具有混合模式，所以必須要擁有電腦、操作板、儀表、報(bào)警燈等一整套設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)與其功能。而全電腦操控模式十分適合應(yīng)用在傳播信息平臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)中，這樣可以直接在顯示屏上監(jiān)測(cè)信息，全面監(jiān)控船舶自動(dòng)化設(shè)備。

4.可編程通用采集控制與PLC

對(duì)于船舶設(shè)備而言，其控制力的可靠性十分關(guān)鍵，這樣才可以保障船舶設(shè)備的穩(wěn)定性，否則將會(huì)無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的安全。即設(shè)備不能受到電腦信息系統(tǒng)的干擾，而雖然獨(dú)立運(yùn)行不會(huì)受到影響，但是這是當(dāng)前電腦編程無法實(shí)現(xiàn)的功能，所以需要通過利用PLC進(jìn)行獨(dú)立控制。但是，我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)階段的PLC設(shè)備開發(fā)時(shí)間要比發(fā)達(dá)國(guó)家晚，因此在技術(shù)上尚未達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，存在網(wǎng)絡(luò)化水平偏低、各節(jié)點(diǎn)之間的鏈接不到位等情況，從而導(dǎo)致無法共享數(shù)據(jù)庫(kù)信息，并且各個(gè)端口之間不能通過編程的方式來解決數(shù)據(jù)傳輸問題，即便接入傳感器也無法解決。而PPC64型通用可編程采集控制器更為先進(jìn)，能夠更好的處理上述的問題，并且不僅僅只是PLC的設(shè)計(jì)版，同時(shí)還具有對(duì)應(yīng)的信息平臺(tái)的能力。

首先，PPC64 型通用可編程采集控制器這一設(shè)備可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)的編程，也可以根據(jù)需求接入傳感器設(shè)備，從而保障輸入/輸出和中央處理器的通用，值具備一種硬件。因此，在開展相關(guān)的維修工作時(shí)，僅僅需要進(jìn)行一種備件的維修即可。而在設(shè)備將內(nèi)部設(shè)置中傳感器程序，同時(shí)預(yù)設(shè)輸出程序，保障各個(gè)端口的正常工作，開展PWM脈沖的輸入和輸出，為設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及系統(tǒng)的維修工作均提供了便利的條件，同時(shí)還可以促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。而在對(duì)于傳播流程設(shè)備進(jìn)行維修的過程中，僅需要帶一個(gè)備件，就能夠保障設(shè)備的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

其次，PLC缺乏一定的網(wǎng)絡(luò)性，并且一般情況下也只適合進(jìn)行一些本機(jī)輸入輸出的編程。但是，PPC64型通用可編程采集控制器不僅僅具有PLC的相關(guān)性能，同時(shí)還具有一定程度的網(wǎng)絡(luò)化，通過利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以對(duì)于任何的輸出輸入進(jìn)行編程和調(diào)試，從而使網(wǎng)絡(luò)輸入輸出的速度與本機(jī)的輸入輸出速度之間保持一致，因此更加有效的提升了PLC的性能。

最后，PPC64型通用可編程采集控制器還可以與平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行連接，使每個(gè)端口都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)施動(dòng)態(tài)共享數(shù)據(jù)，在不同的電腦顯示屏上不需要切換、編程、通訊就可以了解并獲取相同的信息，從而使信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了自身的優(yōu)勢(shì)。

5.船舶設(shè)備和信息平臺(tái)聯(lián)接

5.1 船舶信息平臺(tái)專用接口芯片

在船舶的信息平臺(tái)中，通常情況都會(huì)需要使用特制的接口新品，這樣可以將船舶上的全部設(shè)備相鏈接，從而確保信息傳輸?shù)目煽啃耘c有效性。但是，因?yàn)樾畔⒒脚_(tái)進(jìn)行鏈接的以太網(wǎng)接口、專用協(xié)議等均是采用內(nèi)部專用的，所以與用戶之間的使用關(guān)系不夠密切。因此，用戶可以通過利用分布是數(shù)據(jù)庫(kù)RAM鏈接總線，以此來與平臺(tái)之間進(jìn)行聯(lián)系，從而在1ms內(nèi)可以共享得到平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息。所以，用戶的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)主要指的是可以對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀寫，通過PAM鏈接到信息化平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)共享。而分布式數(shù)據(jù)庫(kù)主要是采用二字節(jié)16位，能夠?qū)崿F(xiàn)讀寫全網(wǎng)數(shù)據(jù)，保障信息的可靠性和安全性。

5.2 路由器連接

在對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建的階段，需要通過利用路由器實(shí)現(xiàn)連接的目的，在搭建信息化平臺(tái)方面，同樣也需要發(fā)揮其作用。而路由器的功能主要是用來了解傳統(tǒng)設(shè)備，因?yàn)槠淇梢詫?shí)現(xiàn)通訊轉(zhuǎn)化向數(shù)據(jù)庫(kù)，所以路由器可以發(fā)揮出更加全面的作用。具體來說，就是傳統(tǒng)設(shè)備通常是串口輸出的，具有兩個(gè)方面的作用：其一為能夠直接讀寫信息化平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)；其二為能夠?qū)崿F(xiàn)只讀取不發(fā)送的功能。

6.總結(jié)

綜上所述，通過對(duì)于船舶自動(dòng)化設(shè)備信息化進(jìn)行研究和分析，對(duì)于船舶設(shè)備的制造水平在一定程度上具有促進(jìn)作用，縮短了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的距離。同時(shí)，隨著改革的不斷深入，船舶的信息化水平也在不斷的提升，生產(chǎn)成本也在隨之減低，而同時(shí)還可以減少船員和維修成本，有效的提高了船舶運(yùn)行的信息化、穩(wěn)定性以及安全性，促進(jìn)了我國(guó)船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。