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现场总线技术在船舶自动化领域的应用 大连船舶重1二集团公司船舶及海洋工程设讨。研究所116021粱树森 摘要 本文对现场总线技术及在船舶自动化领域的应用做简单介绍，旨在推动现场总线技术在船舶领域的应 关键词：现场总线船舶应用实例 1 前言 现场总线技术在石化、钢铁、造纸、饲料加工、啤酒等很多行业都有应用，在船舶自动 化领域使用的例子也越来越多。而对越来越激烈的船flfl,匍J造业，在进行船舶设计时既要满足 船东对船舶自动化日益提高的要求，使船舶航行更加安全，船员操船环境更加舒适，减轻劳 动强度，同时又要考虑减少设备调试时问，降低造船成本，缩短造船周期。月前，在很多制 造业中已经得到广泛应用的现场总线技术，正逐步进入船舶自动化领域。该技术的使用，既 满足了船东在自动化方面的要求，也达到了船厂降低成本的目的。因此，在进行船舶自动化 系统的设计时，应该尽可能多的使用现场总线技术。 2传统的设计方式 以“机舱监测报警系统”为例，传统的监测和报警点是中央控制器与其它设备之问采用 一对一的vo(输A．／输出)接线方式。这种FO信号可以是AI／AO或DI／DO，即模拟量的输入 图l所示。 图l 这种设计方式的缺点是需要在中央控制器与各设备之问敷设大量的电缆。有多少个监测 点和报警点，就需要敷设多少对绞电缆，尽管集中到一个设备的电缆可以换成一‘根或几根多 对对绞电缆，但仍然难以改变电缆总芯数不变的实质。对于大范围的分布式系统，大量的 I／O电缆，不仅增加了采购和施工成本，也增加了系统的不可靠性。中央控制器对各设备的 诊断功能更无从谈起，当发生报警时，难以判断是真实的报警，还是误报警。对被监测设备 的远程参数设定、修改等参数化功能，一。般也很雄做到。因此，这种设计方式一前多用于一 般的散货船、油船，监测报警点大约300～500点。对于LNG船(液化天燃气船)、海洋工 程船，如FPSO(浮式储油船)，钻井平台等，监测报警点一‘般可多达4000～5000点，如果 仍然使用这种传统的I／O接线方式，那么这种方式的缺点将被放大得十分明显。 3 采用现场总线的设计方式 现场总线的定义尽管有两种，但两种定义之问并不矛盾。定义之一是，“现场总线是安 装在生产过程区域的现场设备／仪表与控制室内的自动控制装置／系统之问的一种串行、数字 式、多点通信的数据总线”；定义之二是，“现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测 量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的 网络系统与控制系统。” 由现场总线的定义可以看出，在船舶自动化使用现场总线技术时，中央控制系统与船上 其它设备之问，如空调系统，电站管理系统，油船的锅炉系统，以及管系上单个的压力传感 器或温度传感器，甚至是马达控制中心(Mcc)等，仅用一根通信电缆，就能够将各设备 连接，用数字化通信代替4．20mA，0V--+10V，ON／OFF信号，完成对各设备、器件的控制、 监测、远程参数化等功能。如图2。当然，此时的现场设备要求是带有通信接口的智能化设 备，价格较没有通信接口的设备会存在一+定程度的差异。但是，随着现场总线技术在工控领 域的广泛应用，一些设备已将智能化接口作为标准，因此，智能化设备与不带通信接口的普 通设备之问的价格差异正变得越来越微弱。 相对于大范围、大规模的I／O接线的分布式系统，采用现场总线的设计方式，省去了大 量的电缆、I／O模块及电缆敷设工程费，减少了设备在船上的调试时问，直接降低了造船成 本，并减少了由接线点衍生的不可靠因素，提高了船舶航行的可靠性。这一点对于航行时由 于存在振动而导致接线点脱落或接触不牢靠的船舶领域来说，现场总线技术的优点显得更为 突出。 4 主要的现场总线标准及在船舶上的应用实例 既然现场总线相对于分布式I／O接线有着如此明显的优点，那么是不是拿过来用就可以 149 了呢?令人悲观的是，目前尚没有一个统一的现场总线技术标准。据估计，Fj前现场总线标 准可能不少于二百种。因此，在进行船舶自动化系统设计之初，就需确立一。个统一的现场总 线标准。在各外围设备技术订货时，都向该标准靠拢。一般情况下，设计之初确立的总线标 准应用越普遍，市场份额越大，采购成本会相对较低。 P—NET。下面列举一些现场总线的应用实例。 1)PROFIBU