高速监控系统登陆豪华游艇

2018-03-19阅读 245分享 4


Besecke公司为不莱梅乐顺(Bremer Lürssen)造船厂一艘大型豪华游艇设计了一套复杂的自动化解决方案。WAGO的高性能以太网控制器也被随之使用。

这艘游艇长100米,且配备了上万马力的发动机,它的设计工作和下水试航均由不来梅乐顺(Bremer Lürssen)造船厂承担。该造船厂是全球行业领先者之一,专注于建造长度60米以上的大型游艇。而船上采用的自动化系统就是由乐顺(Lürs-sen)造船厂的子公司—Besecke公司设计、计划并且实施的。该公司在游艇上共使用了125个WAGO以太网控制器(750-881/882)。

这艘大型豪华游艇对于创新性、个性化和技术设定了很高的标准,因此,整个自动化工作成为了巨大的挑战,即使对于该领域的专家Besecke公司来说也不例外。这家中型德国公司拥有大约175名员工,分布在不莱梅(Bremen)、埃姆登(Emden)和里加(Riga)三地。由于接近不莱梅乐顺造船厂,该公司将“船舶自动化”业务部门首选设在了不莱梅总部。船舶自动化领域涵盖了以下几个方面:控制室和中央控制系统的设计和构建、控制装置的特殊应用软件的研发、专门的中央监控(MCS)系统、配电系统的控制、船载安全监控系统以及船舶整个使用期内的技术支持。

优越性:全新外形尺寸

在大型豪华游艇上有大量的信号需要采集、处理和可视化。这些需要监测和控制的区域包括:船舶的发动机、发电机、舱门、消防栓、火警报警器、国家海洋电子协会数据(NMEA)、安保、液位、运营时间、报警服务设施、 废水、直升机停机坪、锚机、电力管理系统(EPMS)、空调系统、视频监控系统(CCTV)以及维护和娱乐系统。


如果综合起来看,豪华游艇上需要被处理的原始信号多达10000条以上。其中可由WAGO控制器直接采集的大约有5000条,而剩下的5000条信号将通过专门的通信模块进行采集。主发动机和发电机可以产生最高的数据量,每个控制器需记录多达700条信号。在MCS系统中,每个由压力/温度传感器采集的原始信号可生成诸如警告、颜色变化以及服务信息等约10个变量。因此,10000条测量值就会有约100000个变量传输到Besecke的中央MCS系统中进行进一步处理。为了保证这个庞大数据的连续有效性,控制器需要配备非常高性能的CPU。


“总的来说,豪华游艇自动化的趋势就是需要对越来越大量的信号进行处理。与此同时,客户也期望越来越多的信息可以通过中央监控系统实现可视化,”时任Besecke销售经理的Henry Fischer解释道。“相应地,这就需要不断提升控制器的计算能力,但又不能增加它的尺寸。而要找到比我们采用的WAGO控制器还更紧凑的产品几乎是不可能的。”

WAGO技术护航小型和大型豪华游艇(图示为大型豪华游艇“Topaz”)。

高性能控制器保持数据流的可控性

Henry Fischer所指的是125个可编程的以太网控制器(750-881/882),这些控制器作为分布式控制单元构建了船舶自动化解决方案的基础。控制器被安装在靠近测试点的位置,从而最大限度地减少了自动化I/O模块和现场传感器、执行器之间的单独布线。PLC的功能性和一个集成的Web服务器使控制器完全独立,同时这些模块化的单元简化了配置、启动、运行以及维护和扩展的过程。而且,由于一个控制器的故障不会影响到整个系统,因此还增加了系统的可靠性和有效性,进而消除了对冗余服务器的配置需求。


游艇上的自动化配置是以一个1千兆以太网光纤环为基础的。一个环网交换机通过100兆铜电缆与控制器相连接,从而建立了一个覆盖现场与控制层面的以太网结构。此外,WAGO控制器(750-881/882)配备了双端口交换机或两个独立的以太网端口,从而简化了网络布线结构。数量庞大的系统和接口均在中央MCS系统中进行集成。控制器通过Besecke公司开发研制的OPC服务器将所采集的测量数据和警报信息传递到监测站的显示器上,该服务器比市售的其他产品快六倍。控制器之间的通信采用Modbus/UDP协议,每个设备均可作为主站或者从站使用。CODESYS变量可以通过Besecke公司开发的程序从Excel参数列表中自动创建。而警报是由控制器以一种标准化的方式进行处理的,这样可以使它们不易出错。


“ WAGO 的组件更加稳定并且有很高的安全保障性。I/O系统的模块化允许按照实际需要组装个性化模块”Fisher说道,“这对我们来说很重要。因为对于一个从下单到交货时间跨度达1年半的项目来说,要求是会变化调整的。由于信号数量庞大,我们选择了快速的以太网控制器—除去其紧凑的设计—它还能提供高速的计算能力,并且配备有两个以太网端口。高性能的CPU是我们实施监控系统的基本前提。

125个WAGO以太网控制器(750-881)在游艇上采集大约10000条信号。

从船桥到引擎室的完全控制

模块化和独立于现场总线的WAGO-I/O-SYSTEM为船舶自动化来提供了更佳的解决方案。多年来,通过在乐顺造船厂各类游艇上航行达数千海里的实际应用,该产品系列成功证明了自己适于海上应用的特性。因此,该系列也获得了所有必要的国际船级社的认证,如GLLR、DNV、BV、RINA、KR、NK以及BSH。基于这些资格认证,WAGO组件可以直接靠近内燃机、压缩机以及船桥使用。凭借WAGO-I/O-SYSTEM就可以实现从船桥直到引擎室应用的自动化解决方案。

除了WAGO-I/O-SYSTEM的技术优势,良好的合作和积极的支持也有助于WAGO和Besecke之间长期、密切合作关系的发展。“我们可以看到,在船舶自动化应用领域,以太网远胜于其他现场总线系统。未来需要开放、通用的解决方案,正如WAGO和Besecke提供的那样,”Fischer总结道。

所有采集到的测量数据会传送到Besecke的中央MCS监视系统中进行可视化处理。显示屏上可支持4个视图同时显示(图示为消防泵、消火栓阀门)。

● 125个可编程的WAGO以太网控制器可处理超过10000条原始信号。

● 简单的网络布线结构归功于两个独立的以太网接口。

● WAGO I/O SYSTEM的模块化允许对模块进行简单而快速地改造。

文: Jörg Schomacker,WAGO

图: Lürssen Yachts,Besecke

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