現(xiàn)代化船舶有著數(shù)不清的電力驅(qū)動裝置及設(shè)備。其中，電動機(jī)的開關(guān)和控制閥的終點(diǎn)位置狀態(tài)等采集的是數(shù)字式數(shù)據(jù)，而潤滑油路的溫度與壓力、冷卻系統(tǒng)、軸承溫度、機(jī)械轉(zhuǎn)速，以及機(jī)械功率等則采集的是模擬式數(shù)據(jù)。根據(jù)國內(nèi)外航運(yùn)主管當(dāng)局的有關(guān)規(guī)定，船舶所有的儀器設(shè)備和機(jī)械狀態(tài)數(shù)據(jù)都必須進(jìn)行監(jiān)控，所有的數(shù)據(jù)都要做好記錄。

荷蘭Kampen市的Werft Peters Shipyards B.V.公司生產(chǎn)制造各種類型的船舶，其中就包括沿海貿(mào)易船舶和貨運(yùn)集裝箱船舶；所有的船只都配備了全新的監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)。2007年12月份，他們制造的集裝箱運(yùn)輸船Emma號正式移交給了荷蘭Reederei G, de Vries & Bruins公司（圖1）。Emma號集裝箱貨輪具有IA級的破冰航行許可證，其相當(dāng)于一艘破冰船。空載時(shí)的凈載重噸為3650DWT（相當(dāng)于2528總登記噸位凈載重噸），長度為90m，寬度為12.5m，Emma號屬于一艘大型集裝箱貨輪。

圖1 集裝箱貨輪Emma號于2007年12月交付用戶使用
Emma號上的電氣電子設(shè)備是由荷蘭Hattem市El-Tec電子技術(shù)公司研發(fā)生產(chǎn)的。該公司共有60余名職工，是一家船舶制造業(yè)電子技術(shù)和自動化技術(shù)專業(yè)公司。El-Tec公司的電子研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)人Herbert Peek先生介紹說：“為中央監(jiān)控系統(tǒng)和所有電子設(shè)備的操作控制，我們研發(fā)了eAMS- El-Tec報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)可對驅(qū)動狀態(tài)與燃油量狀態(tài)等進(jìn)行集中管理，對船舶用泵或監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行控制，并且記錄GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。”

在機(jī)艙里用戶可以看到eMAS的主要部件。傳感器都已直接連接到位，接上供電電源。與以太網(wǎng)相比較，每個(gè)檢測到的數(shù)據(jù)都會提供給駕駛室使用。基于當(dāng)前最新獲取的數(shù)據(jù)，船長能夠迅速做出重要決斷，并貫徹執(zhí)行下去。由于能夠?qū)Υ俺霈F(xiàn)的問題與可能出現(xiàn)的停機(jī)故障及時(shí)做出正確的反應(yīng)，并采取相應(yīng)措施，集裝式貨輪的利用率就提高了。另外，該系統(tǒng)所生成的數(shù)據(jù)還可以方便地傳輸給其他系統(tǒng)使用。

S-Max系統(tǒng)的組成

從2005年起，El-Tec公司開始研發(fā)eAMS監(jiān)控系統(tǒng)。在尋找多功能的控制裝置時(shí)，公司決定采用Phoenix Contact公司研發(fā)生產(chǎn)的S-Max系統(tǒng)：這款由工業(yè)計(jì)算機(jī)、SPS可編程序控制器和現(xiàn)場總線主工作站組合在一起的復(fù)合系統(tǒng)。Peek先生說道：“利用S-Max我們能夠?yàn)橛脩籼峁┦褂渺`活的、可分級控制的自動化系統(tǒng)。SPS可編程序控制器與可視化裝置集成在一起可明顯地節(jié)省設(shè)計(jì)工作量，也可以節(jié)約成本費(fèi)用。”

在該基本設(shè)置條件下，由一個(gè)S-Max即可構(gòu)成一個(gè)利用內(nèi)部總線接受模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字化數(shù)據(jù)的eAMS系統(tǒng)。SPS控制程序的編制可用系統(tǒng)軟件ProConOs來完成。操作界面的調(diào)整利用可視化軟件ProVisit。所有的檢測數(shù)據(jù)由在線工作站采集而成，并將模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字化數(shù)據(jù)匯總到上一級模塊中，其可作為自給自足的系統(tǒng)使用，最多能處理500條提示信息。所需的提示信息數(shù)量取決于硬件。軟件采用參數(shù)賦值方式進(jìn)行匹配，因此無需編寫內(nèi)部控制程序。

在Emma號貨輪上共使用了4個(gè)S-Max系統(tǒng)（圖2）。第1個(gè)型號為5012型，被安裝于機(jī)艙中與一個(gè)在線工作站共同工作。Peek先生表示：“在此工作站中運(yùn)行著SPS軟件和可視化系統(tǒng)。從這里客戶可對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和操作。”平行的第2個(gè)S-Max系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)格較小，為5006型，利用OPC服務(wù)器和以太網(wǎng)連接，安裝在駕駛控制室中，只用于可視化操作（圖3）。除了eMAS系統(tǒng)之外，Emma號貨輪還有另外兩個(gè)控制系統(tǒng)。與eMAS系統(tǒng)一起安裝在輪機(jī)艙中的系統(tǒng)——MSB（主控制柜）系統(tǒng)，它是第3個(gè)S-Max系統(tǒng)；使用的型號為5012型，與大量在線工作站共同對儀器設(shè)備的工作狀況進(jìn)行控制及實(shí)現(xiàn)可視化（圖4）。受其控制的儀器設(shè)備包括三臺電動機(jī)、17個(gè)船舶泵及通風(fēng)機(jī)的動力驅(qū)動裝置。

圖2 Emma號上的控制系統(tǒng)配備了四個(gè)S-Max系統(tǒng)

圖3 S-Max 5006使eAMS系統(tǒng)的提示信息在駕駛控制室中實(shí)現(xiàn)了可視化

圖4 MSB系統(tǒng)控制著貨輪上的機(jī)械設(shè)備和儀器儀表
所有由eAMS系統(tǒng)采集到的提示信息都傳送到報(bào)警系統(tǒng)中，這些信號經(jīng)輸入及輸出控制層進(jìn)行耦合，不允許通過總線系統(tǒng)交換。還有一個(gè)5012型的S-Max系統(tǒng)，作為第4個(gè)S-Max系統(tǒng)，它被安裝在指揮臺中。通過這一系統(tǒng)可以操作指揮臺中所有的儀器設(shè)備（圖5），包括：照明、窗刷、雨刷裝置、指揮臺空調(diào)和攝像機(jī)等。最后經(jīng)一個(gè)控制交換器將四個(gè)S-Max系統(tǒng)連接起來。OPC服務(wù)器在eMAS系統(tǒng)的5012型S-Max系統(tǒng)中運(yùn)行。以太網(wǎng)連接采用的是銅質(zhì)導(dǎo)線，只有交換器與指揮臺5012型S-Max直接的連接采用的是HCS光纖，以避免電勢差滯后帶來的干擾。

圖6 駕駛控制室中的S-Max 5012控制著所有的儀表
同時(shí)使用4個(gè)S-Max系統(tǒng)

Peek先生對此進(jìn)行總結(jié)：“我們在20艘船舶上安裝了采用Phoenix Contact元器件的eAMS系統(tǒng)。目前還有20艘船計(jì)劃并正在四家船廠中制造。其中包括一條60m長的游艇。”下一步，現(xiàn)有系統(tǒng)中的SPS可編程序控制器部分將被自動化軟件PC Worx所替代。同時(shí)，可視化系統(tǒng)也將升級到Visu+。另外，El-Tec公司正在努力研發(fā)基于兩個(gè)S-Max儀器的新型監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)。這一新系統(tǒng)將利用Profinet-Ring進(jìn)行冗余耦合。當(dāng)一個(gè)儀器出現(xiàn)故障后，另一個(gè)S-Max將馬上承擔(dān)起所有的控制工作。在eAMS新一代的系統(tǒng)中，原先自給自足的三個(gè)系統(tǒng)將合為一體。