基于现场总线的船舶动力信息管理技术分析
江南造船（ 集团） 有限责任公司， 上海 201913
Analysis of Ship Power Information Management Technology Based on Fieldbus
YU Qiang
(Jiangnan Shipyard (Group) Co. Ltd., Shanghai 201913, China)
【摘要】当前，我国对外贸易事业发展迅速，造船业也取得了很大的成功，船舶制造的自动化、智能化水平不断提高。论文主要以现场总线为基础，探讨该技术在船舶制造中的应用。
【Abstract】At present, China’s foreign trade is developing rapidly, the shipbuilding industry has also achieved great success, and the level of automation and intelligence in shipbuilding has been continuously improved. The paper is mainly based on fieldbus and discusses the application of this technology in shipbuilding.
【关键词】船舶动力；信息管理；管理技术
【Keywords】ship power; information management; management technology
【中图分类号】U665 【文献标志码】A
1 引言
随着我国经济贸易的发展，船舶在运输中的地位逐渐上升，成为我国远洋贸易和大型货物运输的主要方式之一。在此背景下，造船业市场逐渐活跃，各大生产厂家纷纷进行升级和改造，船舶自动化水平呈现稳步上升的趋势，总线技术在其中发挥了重要作用。随着信息技术和自动控制技术的发展，船舶机舱逐渐由半自动化向全自动化方向发展[1]。
2 现场总线的船舶动力信息管理技术概述
随着计算机控制技术、通信网络发展等的快速发展，在信息交流和共享领域内快速的覆盖了很多现场设备，实现了层到层、管理到管理的不同层次延伸，覆盖面非常广泛。现场总线技术在结合信息技术飞速发展的过程中，逐渐引起自动化系统结构的变革，以网络集成的自动化为应用基础，从信息系统交流的角度，利用微机化测量控制实现设备与设备之间的双向串联连接。现场总线技术之所以能够很好的应用于船舶制造环节，就是因为现场总线技术可以连接现场仪表与传统的监控计算器，将测量仪表的数据传输以最快的速度实现信息交换，可以将单个分散的测量单元变成网络状的多个节点。在船舶制造的过程中，由于现场工程的复杂性和安全要求标准较高，利用现场总线技术就可以将总线作为工程信息交换的纽带，在连接的过程中由于相互沟通的信息速度很快，交换机反馈速度也很快，甚至可以完成自动自控任务，因此该网络系统可以实现集成式的数字控制效果，并且成为新一代的船舶动力信息管理系统[2]。
3 主流总线技术及分类
在现如今的现场总线技术之中，主流的技术手段主要有基金会现场总线(Foundation Fieldbus，以下简称FF)、程序总线网络(PRO-cess FIeld BUS，以下简称Profibus)、局部操作网(Lucal Operating Network，以下简称LonWorks)、控制器局域网络(Controller Area Network，以下简称CAN)、传感器总线系统(简称InterBus)等。其中，FF与Profibus是目前电力行业最具发展前景、最具竞争力的总线，两者的共同点是：①低速总线都符合IEC/ICA的物理层协议；②可以实现总线供电；③具有防爆功能，适用于较危险的场合；④两者都有得到用户与生产上的国际组织支持；⑤都是运用数字信号进行工作；⑥都可以实现多点挂接，可以节约电缆并且节约成本。当然，两者也具有不同的特点[3]。
4 现场总线的船舶动力信息管理技术分析（以CAN技术为例）
4.1 船舶质量管理中的应用
船舶制造工艺复杂，规模巨大，要想提高生产率就要对生产流水线进行有效的管理和控制，实现自动化、智能化的生产过程控制及生产零配件供应。在关键质量控制点，生产流水线可以及时且有效的传输、比对，发现不合格的质量点及时报警。本论文以船舶制造工厂降本增效为前提，通过设计开发Andon系统实现工厂智能化生产，减少工厂建设成本、完善系统网络布置、保证系统可靠性。设计以PLC为Andon系统控制核心，使用工业上通用的控制硬件，采用工业以太网、Profibus总线、DeviceNet总线、ASI总线组成三层控制网络，实现Andon系统解决船舶制造过程问题的能力，达到船舶生产制造过程中生产过程控制、质量控制、零配件供应、生产信息管理等要求，最终实现最优化的生产制造要求[4]。
4.2 CAN总线的船舶柴油机状态监测系统
通过船舶柴油机状态监测系统可以弥补人工监测的缺陷，对船舶柴油机的各项实际工作参数进行实时监测，并且通过燃烧放热率对柴油机气缸中的实际燃烧状况进行监测，获取气缸燃烧质量的相关评判依据，以及通过分析示功图来累积分析柴油机性能的经验数据。基于CAN总线对测控节点模块进行设计，测控节点模块主要通过CAN总线将采集到的机舱传感器数据向上位机传送，从而进行故障诊断、故障报警与故障显示等。收发器模块主要由30CANSN65HVD收发器构成，该收发器电压为3.3V，具备优秀的CAN收发能力，具备120个收发节点。基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统配置的软件为柴油机状态监测软件。柴油机状态监测软件的监测流程为研究故障机理、监测运行工况、提取特征量、分析与诊断故障、制订故障维修决策并实施。基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统实现了数据采集时间的降低，对于船舶柴油机的故障检测具有重要意义[5]。
5 结语
综上所述，现场总线布线技术，在当今的船舶制造领域得到广泛应用，特别是CAN总线技术在船舶自动化监测与控制的方面，实现彻底的分散控制，有助于船舶运行下全数字控制，有助于我国船舶运输事业的健康发展。
【参考文献】
【1】刘学强,郭军武,王森,等.基于CAN总线和LabVIEW的船舶柴油机NO_X在线检测研究[J].舰船科学技术,2017(29):2114–2117.
【2】朱冠良.嵌入式技术船舶实时监控系统[J].舰船科学技术,2017(22):162-164.
【3】李轩青.CAN总线技术在船舶机舱自动化报警系统中的应用[J].舰船科学技术,2018(08): 70-72.
【4】王瑞昌,陈志华,明新国,等.船舶动力系统全生命周期绿色设计的评价方法[J].上海交通大学学报,2020(03):256-264.
【5】费景洲,路勇,高峰,等.船舶动力技术虚拟仿真实验教学资源的建设与实践[J].实验室研究与探索,2017(01):147-151.
