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摘要：本文主要分析了PLC在船舶机舱监测报警系统中应用问题，介绍船舶机舱监测报警系统构建的基础上，重点探讨了系统数据采集方法以及软件实现过程，希望对于今后的船舶机舱监测报警系统的自动化发展具有一定帮助。
关键词：船舶机舱，监测报警，PLC，数据采集
1引言
船舶自动化中涉及到的船舶机舱监测报警系统则是重要一部分，在微型计算机发展飞速的背景下，在船舶机舱自动化方面的应用也越来越多，体现出更大的价值。对于在集控室中的监测报警系统来说，其主要包括相应的设备的运行参数、运行状态以及相应的故障报警状态都能得以显示，这样在自动化的机舱中，轮机员能够更为有效进行分析和处理所出现的问题。
较短的开发周期、低廉价格、灵活组态以及简单的组成则是构成基于PLC的船舶机舱监测报警系统的主要特点，在不同规模和类型下的的机舱报警系统能够充分利用PLC接口的灵活扩展特点，使得系统具有最低的冗余度。另外，在船舱机舱综合监测报警系统中，相关的动力装置、辅机、主机的各种运行参数都应该进行有效的采集和处理，具体采集处理内容包括系统中的涉及到的转速、流量、液位、压力和温度等参数，能够实现实时报警和监测的综合功能，涉及到数量庞大的监测量以及较为复杂的不同控制要求。利用PLC控制特点，此机舱监测报警系统能够有效处理相关的运行参数[1]。其中，模拟量和开关量则是船舶机舱报警信息，系统中，充分利用三菱FX2N系列可编程控制器的特点，解决了相关的数据采集和处理技术的实时处理问题，研制相关的模拟量输入接口扩展电路板、开关量输入输出接口扩展电路板等，能够满足实际工况需要。
2 船舶机舱监测报警系统构建思考
此船舶机舱监测报警系统则是由声光报警设备、模拟量输出接口电路、仪表显示设备、灯板、打印机、传感器、模拟量输入接口扩展电路、开关量输入输出接口扩展电路、上位机、PLC等组成。在系统中，FX2N-4AD则是模拟量输入模块，而FX2N-48MT则是三菱FX2N中的基本功能模块，FX2N-4DA则是模拟量输出模块，在相应的串口通讯和RS-232技术下，模块FX2N-232-BD能够实现PLC与上位机的通讯功能，TCP／IP技术能够使得报警系统连接到上位机成为可能[2]。
根据不同的规模的船舶机舱报警系统的相应的报警信息容量来说，可以通过扩展开关量输入输出接口和模拟量输入接口来实现，接口扩展的方法能够解决有限的三菱FX2N系列PLC小型机的处理能力问题，使得船舶机舱监测报警系统在不同型号中都能够得到应用需要。
3 系统数据采集方法探讨
开关量信号和模拟量信号主要组成了PLC的数据采集信号，以下则是探讨了数据采集信号硬件组成的工作原理，主要包括开关量数据采集和模拟量数据采集两部分。
3.1 系统开关量输入接口的扩展探讨
矩阵输入法在系统开关量输入中采用，其中，对于4块接口板组成的电路来说，一路选通信号和16路输入采集信号在每一块接口板中具有。图1则为系统开关量输入接口扩展原理示意图。其中，FX2N-48MT中X10~X27相应的16个输入接口实现相关的输入信号，Y4~Y7的4个输出接口则能够实现数据选通信号。对于接口板1的16路数据采集信号来说，则是选通相应的选通信号Y4以后，再进行传输给PLC；对于对应接口板的16路数据采集信号来说，选通Y5~Y7任意一个时，则应该进行给PLC传输信号。所以，这样就可以能够实现64点开关量输入接口的扩展。
图1 系统开关量输入接口扩展原理示意图
3.2 系统模拟量输入接口的扩展探讨
分时同步采集法应用在系统模拟量输入中，PLC主要使用在模拟量信号方面主要是有电压、电流信号等。在本系统中，采用的模拟量输入信号则是具有抗干扰能力较强的4～20mA电流信号，同时，模拟量信号的采集则是通过模拟量输入模块FX2N-4AD进行，这在FX2N系列PLC中具备，模拟量信号的采集在每个扩展板上都能够通过8路模拟量输入模块FX2N-4AD进行。扩展工作则应用在CH1~CH4输入通道中，为了实现扩展4*8=32点的模拟量输入接口，使得3路数据选通信号和8路模拟量输入信号在每个扩展板中。以下重点介绍模拟量输入接口扩展电路。
74151八选一数据选择器芯片则在扩展电路中采用，标准的4~20mA电流信号则是模拟量所采用的采集输入电流。其中，在欧姆定律下，把4~20mA电流信号进行转换成1~5V的电压信号，其中，从现场采集的模拟量的8个输入通道则是D0~D7，对于Y0~Y2为000的情况下，D0模拟量输入通道在74151数据选择器中被选通，可以利用FX2N-4AD的CH1通道中的BFM#7来进行采集到的数据的缓存操作，其中的通道工作类型则应该基本相似。这样，相应的模拟量数据采集通道就可以形成，还能进行相应的扩展，成为八个模拟量数据采集通道的相应方法。
4 数据采集处理的软件实现探讨
4.1 系统开关量的数据采集分析
基于组扫描的输入采集方法则是利用相应的信号扫描原理，能够实现对于系统开关量的数据采集工作。一组开关量信号在每个扫描周期内，对于Y4~Y7的状态进行改变，这样就可以实现把不同组的开关量信号进行选择，同时并送到PLC的输入端，在相应的辅助继电器中能够保存下次扫描数据前，上次所扫描的相关的开关量信号状态的转移情况，从而能够实现数据的实时采集，满足采集开关量数据的扩展需求。其中，操作对象的元件号的修改则是通过V1、V0的变址寄存器来实现；继电器K4M10V1则是首地址M10的一组辅助继电器。
4.2 系统模拟量的数据采集分析
循环扫描则是在模拟量数据采集中采用的方法，接口Y0-Y2的状态的输出改变则是通过控制扫描周期来实现。其中，数据采集口则是74151的D0~D7输入口；应该先设置FX2N-4AD，进行BFM#30中识别码的校对工作，从而能够判断其是否属于相应的FX2N-4AD模块，然后，进行初始化通道为m=0，并把通道工作方式设置为H0000，在FX2N-4AD-BFM#0将其写入，使得模拟量输入通道得以建立，一般其的预设范围则为-10V~+10V。
5 结语
本文在分析船舶机舱自动化规范中相关的机舱监测报警系统相关的要求的基础上，探讨了FX2N系列的PLC在系统中应用问题，重点就开关量输入输出接口以及相关的模拟量输入接口扩展电路进行分析，还提出了数据采集处理的软件设计方法，能够较好解决在实际应用中的大量开关量以及模拟量信号输入问题，该系统具有较好的灵活性、扩展性、稳定性，具有一定的使用和推广价值。
参考文献：
[1] 王常顺,肖海荣,潘为刚.CAN总线的船舶机舱监测报警系统设计[J]. 自动化与仪表, 2010,25(10).
[2] 林其明, 杨胜国, 梁前超,等.大型船舶机舱监测报警通讯系统[J].中国修船,2007,20(6).
关键词：船舶机舱，监测报警，PLC，数据采集
1引言
船舶自动化中涉及到的船舶机舱监测报警系统则是重要一部分，在微型计算机发展飞速的背景下，在船舶机舱自动化方面的应用也越来越多，体现出更大的价值。对于在集控室中的监测报警系统来说，其主要包括相应的设备的运行参数、运行状态以及相应的故障报警状态都能得以显示，这样在自动化的机舱中，轮机员能够更为有效进行分析和处理所出现的问题。
较短的开发周期、低廉价格、灵活组态以及简单的组成则是构成基于PLC的船舶机舱监测报警系统的主要特点，在不同规模和类型下的的机舱报警系统能够充分利用PLC接口的灵活扩展特点，使得系统具有最低的冗余度。另外，在船舱机舱综合监测报警系统中，相关的动力装置、辅机、主机的各种运行参数都应该进行有效的采集和处理，具体采集处理内容包括系统中的涉及到的转速、流量、液位、压力和温度等参数，能够实现实时报警和监测的综合功能，涉及到数量庞大的监测量以及较为复杂的不同控制要求。利用PLC控制特点，此机舱监测报警系统能够有效处理相关的运行参数[1]。其中，模拟量和开关量则是船舶机舱报警信息，系统中，充分利用三菱FX2N系列可编程控制器的特点，解决了相关的数据采集和处理技术的实时处理问题，研制相关的模拟量输入接口扩展电路板、开关量输入输出接口扩展电路板等，能够满足实际工况需要。
2 船舶机舱监测报警系统构建思考
此船舶机舱监测报警系统则是由声光报警设备、模拟量输出接口电路、仪表显示设备、灯板、打印机、传感器、模拟量输入接口扩展电路、开关量输入输出接口扩展电路、上位机、PLC等组成。在系统中，FX2N-4AD则是模拟量输入模块，而FX2N-48MT则是三菱FX2N中的基本功能模块，FX2N-4DA则是模拟量输出模块，在相应的串口通讯和RS-232技术下，模块FX2N-232-BD能够实现PLC与上位机的通讯功能，TCP／IP技术能够使得报警系统连接到上位机成为可能[2]。
根据不同的规模的船舶机舱报警系统的相应的报警信息容量来说，可以通过扩展开关量输入输出接口和模拟量输入接口来实现，接口扩展的方法能够解决有限的三菱FX2N系列PLC小型机的处理能力问题，使得船舶机舱监测报警系统在不同型号中都能够得到应用需要。
3 系统数据采集方法探讨
开关量信号和模拟量信号主要组成了PLC的数据采集信号，以下则是探讨了数据采集信号硬件组成的工作原理，主要包括开关量数据采集和模拟量数据采集两部分。
3.1 系统开关量输入接口的扩展探讨
矩阵输入法在系统开关量输入中采用，其中，对于4块接口板组成的电路来说，一路选通信号和16路输入采集信号在每一块接口板中具有。图1则为系统开关量输入接口扩展原理示意图。其中，FX2N-48MT中X10~X27相应的16个输入接口实现相关的输入信号，Y4~Y7的4个输出接口则能够实现数据选通信号。对于接口板1的16路数据采集信号来说，则是选通相应的选通信号Y4以后，再进行传输给PLC；对于对应接口板的16路数据采集信号来说，选通Y5~Y7任意一个时，则应该进行给PLC传输信号。所以，这样就可以能够实现64点开关量输入接口的扩展。
图1 系统开关量输入接口扩展原理示意图
3.2 系统模拟量输入接口的扩展探讨
分时同步采集法应用在系统模拟量输入中，PLC主要使用在模拟量信号方面主要是有电压、电流信号等。在本系统中，采用的模拟量输入信号则是具有抗干扰能力较强的4～20mA电流信号，同时，模拟量信号的采集则是通过模拟量输入模块FX2N-4AD进行，这在FX2N系列PLC中具备，模拟量信号的采集在每个扩展板上都能够通过8路模拟量输入模块FX2N-4AD进行。扩展工作则应用在CH1~CH4输入通道中，为了实现扩展4*8=32点的模拟量输入接口，使得3路数据选通信号和8路模拟量输入信号在每个扩展板中。以下重点介绍模拟量输入接口扩展电路。
74151八选一数据选择器芯片则在扩展电路中采用，标准的4~20mA电流信号则是模拟量所采用的采集输入电流。其中，在欧姆定律下，把4~20mA电流信号进行转换成1~5V的电压信号，其中，从现场采集的模拟量的8个输入通道则是D0~D7，对于Y0~Y2为000的情况下，D0模拟量输入通道在74151数据选择器中被选通，可以利用FX2N-4AD的CH1通道中的BFM#7来进行采集到的数据的缓存操作，其中的通道工作类型则应该基本相似。这样，相应的模拟量数据采集通道就可以形成，还能进行相应的扩展，成为八个模拟量数据采集通道的相应方法。
4 数据采集处理的软件实现探讨
4.1 系统开关量的数据采集分析
基于组扫描的输入采集方法则是利用相应的信号扫描原理，能够实现对于系统开关量的数据采集工作。一组开关量信号在每个扫描周期内，对于Y4~Y7的状态进行改变，这样就可以实现把不同组的开关量信号进行选择，同时并送到PLC的输入端，在相应的辅助继电器中能够保存下次扫描数据前，上次所扫描的相关的开关量信号状态的转移情况，从而能够实现数据的实时采集，满足采集开关量数据的扩展需求。其中，操作对象的元件号的修改则是通过V1、V0的变址寄存器来实现；继电器K4M10V1则是首地址M10的一组辅助继电器。
4.2 系统模拟量的数据采集分析
循环扫描则是在模拟量数据采集中采用的方法，接口Y0-Y2的状态的输出改变则是通过控制扫描周期来实现。其中，数据采集口则是74151的D0~D7输入口；应该先设置FX2N-4AD，进行BFM#30中识别码的校对工作，从而能够判断其是否属于相应的FX2N-4AD模块，然后，进行初始化通道为m=0，并把通道工作方式设置为H0000，在FX2N-4AD-BFM#0将其写入，使得模拟量输入通道得以建立，一般其的预设范围则为-10V~+10V。
5 结语
本文在分析船舶机舱自动化规范中相关的机舱监测报警系统相关的要求的基础上，探讨了FX2N系列的PLC在系统中应用问题，重点就开关量输入输出接口以及相关的模拟量输入接口扩展电路进行分析，还提出了数据采集处理的软件设计方法，能够较好解决在实际应用中的大量开关量以及模拟量信号输入问题，该系统具有较好的灵活性、扩展性、稳定性，具有一定的使用和推广价值。
参考文献：
[1] 王常顺,肖海荣,潘为刚.CAN总线的船舶机舱监测报警系统设计[J]. 自动化与仪表, 2010,25(10).
[2] 林其明, 杨胜国, 梁前超,等.大型船舶机舱监测报警通讯系统[J].中国修船,2007,20(6).