第一节
DC C20型监测与报警系统

一、DC C20监测与报警系统的结构组成

DC C20是一个完全基于微处理器的监测与报警系统，其组成如图3-1所示。主要组成包括分布式处理单元（DPU）、远程操作站（ROS）、移动式操作站（MOS）、现场操作站（LOS）、以太网（Ethernet）、CAN（Controller Area Network，控制器局域网）现场总线网、网关（SGW和dPSC）、值班呼叫系统（WBC和WCU）和不间断电源等。

DC C20系统采用CAN现场总线和以太网（Ethernet）相结合的网络结构形式，并且均采用双冗余结构。系统中的主要设备包括：

1.分布式处理单元 （DPU）

DPU（Distributed Processing Unit，分布式处理单元）是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I/O单元，如图3-1中所示的RDi-32、RDo-16、RAi-16、RAo-8、RAi-10tc和RIO-C4等。它们分布在机舱各处，一方面作为传感器和执行器的I/O接口，直接与传感器和执行器相连；另一方面通过CAN总线与上层网络相连，从而实现上层网络对机舱设备的监测和控制。连接DPU和上层网络的两套CAN总线分别标识为CAN Bus1和CAN Bus2。这两套CAN总线总是互为热备份，当主用网络出现故障时，备用网络自动切入工作，充分保证系统工作的可靠性。

DPU是DC C20监测与报警系统的核心组成部分，所有的监测、控制和自动功能均由这些DPU进行最终实施。它们分布在机舱各处，可以直接安装在机器设备上，也可以根据需要将若干个DPU组装在一个控制箱内，并称之为“数据采集单元（Data Acquisition Unit，DAU）”。

DPU以微处理器为核心，采用单电路板结构。DPU一方面作为传感器或执行器的接口，对来自模拟量、开关量传感器的信号进行处理、监测和报警，或向不同设备输出模拟量、开关量控制信号。

另一方面，DPU通过双芯屏蔽电缆或双绞线等连接到双冗余CAN总线，实现DPU之间的互联以及DPU与操作单元之间的数据通信。操作单元通过网络能对DPU的工作状态进行连续监测，并可通过网络向各个DPU下载相应的软件和参数，使得不同的DPU具有相应的不同功能。例如，某些用于监测与报警，某些用于控制，某些用于安全保护或这些功能的混合。与传统系统相比，连接电缆的数量大大减少。

按照数据输入输出类型的不同，DPU模块也分为不同的类型，主要有模拟量输入模块、热电偶输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块以及输入输出混合模块等。一个实际系统中所包含的模块类型及模块数量根据实际情况而定。

尽管不同DPU的输入输出类型及其功能不同，但它们都有共同的特点，主要特点如下：

1）所有DPU模块均采用统一的机械和电气设计。作为一个例子，图3-2给出了模拟量输入输出模块的外观结构图和正面视图。从图3-2b可以看出，模块的正面包括接线端子、状态指示灯和各种说明符号。其中，X10为两路24V电源端子、X1为模拟量输入端子、X3为计数输入端子、X7为RS-422/485通信端子、X8和X9分别为CAN总线1和CAN总线2的接线端子，每个端子上均标有端子号，端子的名称和端子号的编排规则适用于所有DPU。例如，X1端子的编号共有3位数，其中第1位和第2位为通道号，第3位为端子号（如011～014表示第1通道的1～4号端子，161～164表示第16通道的1～4号端子）。

状态指示灯包括通道状态指示灯和模块状态指示灯，通道状态指示灯用于指示相应的输入输出通道的工作状态，每个指示灯对应一个通道；模块状态指示灯有RUN、Watch Dog、Info、End Init和Power等，它们组合起来表示模块的不同状态见表3-1。

2）DPU具有参数存储功能，能够独立完成参数的监测、报警和控制。当ROS出故障时，DPU的工作不受影响。

3）DPU具有完备的通信功能，支持双冗余CAN总线高速多主通信网络协议，具备CAN网络状态、容错管理功能。DPU之间通过冗余的CAN总线进行通信。很多DPU还配备了一个RS-422或RS-485串行接口，以便和其他外部设备进行数据通信。

4）通过ROS，可将用于DPU硬件组态和编程所需的软件下载到DPU中，并在ROS上对DPU进行遥控组态。在更换DPU后，需要给新单元下载参数。在ROS和LOS上，可以实现对DPU的监测、控制和参数调整。

5）所有的DPU均用DC 24V电源供电，DPU的硬件无需进行设置和调整，所有连接均可即插即用。DPU的电源、通信、I/O通道连接都采用光电隔离。

6）具有强大的自检功能（检查模块内部温度、存储器性能以及CAN总线状态）。若DPU、过程总线、电缆或传感器有故障，则会产生相应的报警信号。

以下介绍DC C20系统中常用的DPU模块：

（1）模拟量输入模块（RAi-16）

RAi-16是一个具有16个通道的模拟量输入模块，每个通道的输入类型可以是电压、电流或电阻信号，具有内建的量程和量纲转换功能和参数越限报警功能。除此之外，模块还包含一个计数器通道，计数频率为5～500Hz。此模块适用于检测机舱的各种温度、压力、液位和转速等模拟量信号。必要时，RAi-16也可当作开关量输入模块来使用。

（2）热电偶输入模块（RAi-10tc）

RAi-10tc是为各种热电偶传感器专门设计的模拟量输入模块，共有10个输入通道，特别适用于检测柴油机的排烟温度。具有内建的热电偶冷端补偿和量程、量纲转换功能及参数越限报警功能。如果采用外部冷端补偿，则需采用外部放大电路，并以RAi-16模块进行输入。

（3）模拟量输出模块（RAo-8）

RAo-8是一个具有8个通道的模拟量输出模块，输出信号可以选定为DC±10V的电压信号或者是±20mA的电流信号，适用于模拟量指示输出和控制量信号输出。

（4）开关量输入模块（RDi-32、RDi-32A）

RDi-32和RDi-32A都是具有32个通道的开关量输入模块，RDi-32为触点输入，RDi-32A为AC 24V或DC 24V电压信号输入。当输入状态异常时，能够发出开关量报警，并由发光二极管（LED）指示每个输入通道的输入状态。适用于检测各种机舱设备的运行状态、阀门位置等开关量信号。

（5）开关量输出模块（RDo-16）

RDo-16是一个具有16个通道的开关量输出模块，设有LED指示每个通道的输出状态。最大输出电压为AC 230V，最大输出电流为3A（电阻性负载），支持脉冲输出。适用于各种开关量指示输出和开关量控制信号的输出。

（6）混合模块（RIO-C1、RIO-C2、RIO-C3、RIO-C4）

这里说的混合模块是指单个模块中既包含模拟量或开关量输入通道，又包含模拟量或开关量输出通道。

1）RIO-C1：RIO-C1具有模拟量、开关量的输入、输出和脉冲输入功能，表3-2所示为模块所包含的通道类型、通道数量和相应的功能特点。

从表3-2可以看出，RIO-C1的模拟量输入通道可直接测量单相交流电的电压和电流信号，通过测量或计算，可以获得船舶电站系统中发电机和电网电压、发电机输出电流、发电机和电网频率、发电机和电网电压之间的相位差、电网的有功功率和无功功率；两个计数器输入通道可分别接收来自两个磁脉冲传感器的脉冲信号，从而计算出回转设备的转速值；输出通道可分别输出模拟量指示信号和开关量控制信号。因此，RIO-C1特别适用于对发电机组的监测和控制。同时，也适用于船舶主机或辅机的安全保护系统。

2）RIO-C2：RIO-C2包含8个开关量输入和8个开关量输出通道，每个通道均设有LED进行输入和输出的状态指示。其输入信号可以是自由触点或24V交直流电压，输出为继电器触点输出，特别适用于泵和阀门的控制。

3）RIO-C3：RIO-C3专门用于船舶发电机的安全保护，其输入输出通道设计成可与各种电流、电压变换装置以及配电板设备进行连接，具有短路、过电流、逆功率自动脱扣和有功功率、功率因素计算等功能。

4）RIO-C4：RIO-C4也是专门用于船舶电站系统的发电机监控模块，其主要功能包括发电机并车、发电柴油机自动起停、发电柴油机转速定值控制、发电机功率计算、机组间负荷分配、主配电板仪表驱动、柴油机预润滑控制（可选）、燃油选择控制（可选）和发电机电压定值控制（可选）等。RIO-C4是RIO-C1的升级产品。

（7）总线耦合控制模块（PSS）

PSS类似以太网的集线器HUB，全称为Process Segment Starcoupler，用于CAN总线分支，此外还具有分段隔离的作用。CAN现场总线容易因短路、接线松动而损坏，从而导致整个CAN总线瘫痪。PSS的作用是使两段总线互相保护。

（8）MEI、DGU、ESU和RPME

这4个模块是专门用于主机遥控系统的DPU模块，分别用作遥控系统和主机的接口单元、数字调速器、安全保护单元和转速检测单元。这4个模块将在第九章结合AC C20主机遥控系统阐述。

2.远程操作站 （ROS）

ROS（Remote Operator Station，远程操作站）由PC（个人计算机）、OCP（操作控制面板）（或普通PC键盘）、鼠标、显示屏和打印机组成，PC采用Windows NT或Windows XP操作系统。ROS通常设置在集控室、驾驶室和甲板舱室，常见的配置是集控室2台，驾驶室和轮机长房间各1台，其他舱室是否设置可根据需要而定。其中，集控室的2台是必备的，其他场所为可选安装。各ROS均配置双网卡，形成双冗余的以太网络，在图3-1中分别标识为Ethernet 1和Ethernet 2。

集控室的2台ROS还兼有系统网关（System Gate Way，SGW）的功能，使得局域网中的各个ROS能够通过SGW与CAN总线相连。通过SGW和CAN总线，ROS一方面可以接收各个DPU送出的机舱现场信息，另一方面还能向DPU发送操作指令、控制参数和程序包。

另外，ROS还作为过程数据、工程数据和软件的数据库，用于ROS和不同DPU的软件也存储在ROS的PC中，调试期间或更换DPU时，可以通过ROS将参数下载到DPU中，在ROS上可以对报警值和系统参数进行修改，在一个ROS上进行的修改将会自动地刷新其他所有的ROS。当现场参数或状态发生变化时，DPU将刷新每一个ROS中的数据库，保证任一个ROS上显示的数据总是最新的，从而大大减小数据传送量，提高数据的访问速度。

3.值班呼叫系统 （Watch Calling System，WCS）

按照无人机舱的基本设计原则，DC C20系统在驾驶台和轮机员舱室及公共场所设有延伸报警装置。驾驶台的延伸报警装置称为WBU（Watch Bridge Unit），而舱室及公共场所的延伸报警装置则称为WCU（Watch Cabin Unit）。WBU和WCU通过CAN总线（在图3-1中标识为CAN Bus 3）与ROS进行通信连接，形成值班呼叫系统（Watch Calling System，WCS）。

4.网关 （SGW、dPSC）

DC C20是一个网络型监控系统，在不同网络类型及不同网段之间需要有一个专门设施来转换网络之间不同的通信协议或在不同数据格式之间进行数据翻译，这一设施称为网关。在DC C20系统中，共有两种网关，即系统网关（System Gateway，SGW）和CAN总线双处理器网段控制器（dual Process Segment Controller，dPSC）。

（1）系统网关（SGW）

SGW是CAN总线网和以太网之间的网关，采用双冗余设计，实现CAN与以太网两种网络之间的冗余连接，进而实现DPU和ROS之间的双向信息传输。其主要任务是：

1）接收来自于CAN总线的信息，对ROS进行刷新。

2）管理从ROS发送到DPU或LOS的操作指令、参数和程序。

所有必需的组态和软件安装均通过以太网完成。通过执行简单的网络管理协议还可以通过以太网进入SGW和CAN的故障诊断数据库。

（2）双处理器网段控制器（dPSC）

CAN最多能支持110个节点，即在CAN总线上最多能挂接110个DPU模块。当系统规模较大，或者出于某种特殊需要时，往往需要对CAN进行扩展，即把CAN扩展成上下两层，上层一般叫作全局CAN总线（Global CAN Bus），下层则称作局部CAN总线（Local CAN Bus）。

dPSC就是用于扩展局部CAN总线的专门设备，它是一个双二通道CAN网关，设有两个单独供电的处理器，每个处理器各有两个CAN接口，两个处理器通过双口存储器共享信息。因此，1个dPSC模块共有4个CAN接口，其中两个冗余接口连接上层全局CAN总线，另外两个连接下层局部CAN总线。此外，dPSC还提供了两个RS-422/RS-485串行通信接口，用于连接其他具有数字通信功能的控制系统或设备，如辅锅炉控制系统和分油机控制系统等。图3-3所示为采用dPSC进行CAN总线扩展的实例。

dPSC的主要任务是：

1）处理来自于局部CAN总线的信息并将其送往全局CAN总线，进而通过系统网关（SGW）供ROS使用。

2）管理由系统网关（SGW）或ROS发送到局部CAN总线的指令、参数和程序。

dPSC具有开放式主控制器的能力，能够管理连接到总线上的所有DP U。如果与某个DPU的通信出了故障，dPSC将在全局CAN总线上产生系统故障信息。dPSC遵从ISO 11898标准，对CAN通道采用光电隔离。因而，一个CAN通道的短路或故障不会影响其他的通道。dPSC还带有两个RS-422/RS-485双路串行接口，用于和其他设备的通信。当dPSC的两个处理器控制同一个DPU时，它们处于并联运行状态，因而可为CAN总线通信和逻辑控制提供冗余功能。

5.其他辅助设备

系统中的其他辅助设备包括不间断电源（UPS）、以太网集线器（HUB）、现场操作站（Local Operator Station，LOS）和便携式操作站（Midi Operator Station，MOS）。

UPS确保在短时间失电的情况下能够继续给系统中提供AC 220V和DC 24V电源。

HUB用于以太网内各个ROS联网。

LOS用于在机舱现场对各个DPU模块进行操作，在LOS面板上可以选择和访问挂在同一CAN总线上的任意DPU，例如查看DPU中的过程变量、对所辖设备的现场操作、参数调整和模块自检操作等。

MOS是一个特殊设计的移动式操作站，通过MOS面板可以方便地实现各种操作站功能，可用作LOS、ROS或驾驶台值班监测系统的显示单元。

二、DC C20监测与报警系统的主要功能

1.监测与报警功能

监测与报警是DC C20系统最重要的功能之一，这一功能使系统能够对机舱设备的运行状态和参数进行连续监测，并在发生异常时进行报警。

（1）模拟量监测和报警

模拟量是指那些连续变化的量，例如温度、压力、液位和转速等。在处理模拟量报警时，DC C20系统具有以下特点：

1）高限（High）报警，当监测点参数的测量值高于设定的报警值时发出报警，适用于温度、转速和液位等参数。

2）超高限（High-High）报警，当监测点参数的测量值高于某一超高限设定值时发出报警，此时系统将发出自动停机指令。

3）低限（Low）报警，当监测点参数的测量值低于设定的报警值时发出报警，适用于温度、压力和液位等参数。

4）超低限（Low-Low）报警，当监测点参数的测量值低于某一超低限设定值时发出报警，此时系统将发出自动停机指令。

5）线路故障报警，当输入线路发生故障，例如传感器断线或短路时，系统将发出相应测量点的线路故障报警。

6）为避免报警状态的波动（即频繁报警），系统采取了三种技术手段：从报警状态向正常状态恢复时设有不灵敏区；对输入参数设置有可调的滤波因子；报警状态的触发和消失均设有延时。

（2）开关量监测和报警

开关量信号的监测和报警功能只监测输入信号的两个状态，即输入点是断开还是闭合。输入信号来自反映设备状态的继电器触点、位置开关、温度开关、液位开关和压力开关等。通过正确调整开关量的动作值，系统也能实现测量点的高限和低限报警。为避免报警频繁，开关量报警也设有延时功能。

（3）报警闭锁

在船舶机舱中，有些报警属于条件报警，当满足某种特定的条件时，即使监测点的状态不正常，也不应该发出报警。例如，当船舶在港时，与航行无关的报警都将被闭锁。DC C20的这一功能是通过对某一报警点或者报警组定义一个报警抑制信号来实现的，当条件满足时，抑制信号有效。

（4）接收其他系统的报警信息

许多辅助设备的控制系统都有自带的监测和报警功能，例如分油机控制系统、曲柄箱油雾浓度监测与报警系统、燃油黏度控制系统等。这些控制系统一般都定义有各种不同的报警状态，当报警发生时，除了在自身控制面板上发出报警之外，还可将报警信号送至DC C20系统，并由DC C20系统进行统一的报警处理。

此外，船舶火灾报警系统往往是一个独立的监测与报警系统，但只要火灾报警控制箱设有和其他设备的数据接口，便可以通过RS-422串行接口与DC C20的CAN网络相连，并在ROS上以Mimic窗口的形式显示各层甲板的火灾探头分布及报警情况。

（5）报警确认

当报警发生时，DC C20系统可以在Mimic显示、分组显示和汇总显示等各种情况下对屏幕上所出现的单个报警或整个报警分组进行报警确认。

（6）柴油机排气温度监测

排气温度监测系统除了监测各缸实际排气温度之外，还将计算各缸排气温度的平均值和偏差值。其中，偏差值是指单缸排气温度和平均温度之间的差值，当超过允许范围时将发出排气温度偏差报警。偏差允许范围是根据柴油机负荷大小连续计算的，柴油机负荷越大，允许的偏差报警带就越小。由于低负荷时，各缸排气温度会相差较多，因此当平均温度低于某一设定值时，偏差报警自动封锁。

（7）历史参数曲线监测

这一功能不仅可以显示出过程参数的当前值，而且可以显示参数的历史状态，并以曲线的形式形象地反映出参数随时间的变化过程和发展趋势。DC C20系统最多可以显示5个历史曲线页面，每个页面可包含8个参数的变化曲线，以不同的颜色和标签进行区分。

（8）油耗经济性监测

在DC C20系统中，可通过DPU采集燃油流量、燃油温度、柴油机转速、轴输出功率和航速等信息。这些信息通过网络发送至ROS，由ROS进行处理和计算，可以实现对柴油机的油耗信息进行实时监测，据此可进一步对各种操作的经济性进行评估。

这一功能是通过安装在ROS上的专门软件实现的，计算程序输出的性能参数包括：

1）柴油机瞬时油耗，包括单台主机瞬时油耗和总瞬时油耗（对于多主机船舶）（kg/h）。

2）船体效率（kg/n mile）。

3）柴油机效率[g/（kW·h）]。

4）单机轴功率和总轴功率（对于多主机船舶）（MW）。

5）燃油消耗总量和输出功总量按照航次累计，累计信息包括：

①航行时间（h）；

②航行距离（n mile）；

③航次总油耗（t）；

④航次输出总功（MW·h）。

油耗经济性监测窗口通过OCP（Operator Control Panel，操作控制面板）功能键激活，一般在每个航次结束时进行复位清零，复位操作将激活打印机输出一份航次报告。

（9）设备运转计时监测

为了便于掌握设备的运行时间，DC C20系统提供了设备运行计时监测功能，对各种指定的设备，如空压机、泵、风机和发电机等设备进行运行状态跟踪计时。轮机员通过OCP功能键可随时调出计时统计窗口，或进行打印输出，统计结果可作为制定设备维修计划的重要参考。每当对某个设备进行维修之后，应对其进行计时清零，以便重新计时。

2.综合控制功能

利用DPU模块的输入输出功能和软件设计，DC C20系统除了对机舱设备的状态和参数进行监测与报警之外，还可实现对设备的控制。与设备控制有关的各种数据采集、信号处理和控制功能均由与设备相连的各个DPU完成。这一解决方案使得ROS出现故障时能够确保进行有效的机旁操作。归纳起来，DC C20系统的控制功能包括以下几个方面：

（1）泵的控制

泵的控制功能包括：

1）泵组顺序启动。与某一管系操作相关的两个或几个泵可以按照事先规定的顺序自动启动。

2）主备用切换。当主用泵的出口压力低于设定值时，备用泵自动启动。

3）失电自动启动。某些重要泵能够在全船失电后恢复供电时进行泵组自动启动，启动顺序由泵的控制逻辑决定。

4）启动禁止。有两种情况需要进行启动禁止：一是在泵的出口压力建立期间，二是当主机或发电原动机停机等外部逻辑条件满足时。

5）报警功能。当泵的控制系统发生下列情况时，将发出相应的报警：

①备用泵自动启动；

②泵自动启动失败或跳闸；

③备用异常报警，即当某一停止的泵不在备用状态时也将发出报警提示。

实现泵自动控制的传感器可以是开关量传感器，也可以是模拟量传感器。若采用模拟量传感器，则泵的启停极限值由DPU内部的数据库确定，否则由压力开关进行设定。

泵的逻辑控制程序及其启停极限值数据通过ROS下载并存放于各个DPU，其中数据库还可通过ROS或LOS进行修改。泵的控制可在ROS上的Mimic图上通过轨迹球或鼠标进行遥控操作，方便快捷。由于程序和数据存放于DPU内。因此，即使ROS停止运行，也能保证泵的逻辑控制正常进行。图3-4所示为DPU与泵启动控制箱之间逻辑接线原理图。

（2）阀门遥控

阀门遥控是指对船舶各种管系当中的阀门进行远距离控制，通常是在专门的操作台上根据管路模拟图和具体作业需要通过操作手柄控制相关阀门的开启或关闭，进行特定的连通路径组态，以实现压载水调驳和燃油驳运等操作任务，对于液货船，则还可以进行装卸货操作。

在DC C20系统中，阀门遥控是通过DPU和ROS实现的。阀门控制操作程序存放于DPU内，DPU与ROS进行通信。在ROS的Mimic窗口中，可通过OCP对管路系统中的相应阀门进行操作，操作命令传送至机舱现场DPU模块，并通过执行机构指挥阀门动作，同时反映阀门位置的状态信息则通过传感器送至DPU作为反馈信号。图3-5所示为DPU与遥控阀门之间的逻辑接线原理图。

根据阀门的控制原理，系统可包含以下几种阀门类型：

1）单作用阀门。单作用阀门的控制只需要1开关量输出通道和1或2个开关量输入通道。开关量输出通道控制阀门的动作（阀门的复位由弹簧动作），开关量输入通道用于检测阀门的位置，如图3-5a所示。

2）双作用阀门。双作用阀门的控制需要两个开关量输出通道分别用于控制阀门的开启和关闭。另外，还需两个开关量输入通道，用于检测阀门的开关状态，如图3-5b所示。

3）带阀门定位器的双作用阀门。对于带阀门定位器的双作用阀门，需要两个开关量输出通道分别用于控制阀门的开启和关闭，开关量输出采用脉冲输出方式。另外，需要1个模拟量输入通道用作阀门开度的连续反馈，如图3-5c所示。这种阀门适用于需要对阀门开度大小进行控制的场合。

4）带阀门定位器的单作用阀门。带阀门定位器的单作用阀门采用模拟量输出进行控制，并通过模拟量输入来检测阀门的实际位置，因此需要1个模拟量输出通道和1个模拟量输入通道，如图3-5d所示。这种阀门也是适用于需要对阀门开度大小进行控制的场合。

（3）PID过程反馈控制

PID控制器是ROS中的一个软件模块，其控制规律通过软件算法实现。PID软件模块可以下载到与控制回路相关的DPU中，这些DPU通过模拟量输入通道输入被控量测量值，在DPU内部与设定值比较形成偏差，经控制算法计算后，再由模拟量输出通道送至执行机构，形成闭合的控制回路。图3-6所示为PID控制系统中DPU与调节阀之间的逻辑接线原理图。

PID控制器的调试可在ROS或者LOS上进行，由于控制器以软件模块的形式存在，因此可以方便地对这些模块进行组态，形成各种复杂的控制系统，例如一个控制器的输出送至另一控制器的输入端，形成串级控制。

通过ROS的操作面板，可以对控制器软件进行各种设置，主要设置功能如下：

1）调节器作用强度参数调整，包括比例带、积分时间和微分时间。

2）被控量设定值调整。

3）输出模式设定，即自动控制和阀位手动控制设定。

4）调节器作用规律类型设定，通过切除积分或者微分作用，可以方便地得到P、PI、PD或PID控制规律。

5）输入输出信号类型设定，输入可以设定为电流、电压或电阻类型，输出可以是电流或者是电压类型。

（4）辅助设备的控制

若在CAN上挂接必要的DPU，并配置相应的软件模块，DC C20系统还可以实现对空压机、分油机和辅锅炉等辅助设备进行自动控制。来自设备的各种开关量和模拟量通过DPU的输入通道采集，经控制程序处理后，再由输出通道输出开关量信号对设备进行逻辑控制或输出模拟控制量进行参数反馈控制。

1）空压机自动控制：空压机的自动控制功能包括空压机的自动起停、遥控手动起停、失电重起和自动放残等。

2）分油机自动控制：DC C20系统的分油机控制程序专门针对ALFA LAVAL分油机设计，通过DPU的输出通道可以控制分油机进油温度、分油机起停及密封水电磁阀和排渣水电磁阀等。在ROS上可以显示分油机系统的Mimic图，在Mimic图上对阀门进行手动操作即可进行管路组态，选择单机运行、串联运行或并联运行等分油模式。当串联运行时，第一台分油机被默认为分水机，而第二台则可设定为分水机或分杂机。

3）辅锅炉自动控制：辅锅炉自动控制包括点火时序控制、PID反馈控制和报警显示等，所控制的设备包括燃油备用泵、燃烧器电动机、燃油加热器、喷油设备、点火时序、风门挡板和蒸汽泄放阀等，这些设备均与DPU相连接并由DPU输出的控制信号进行控制。DPU通过网络与ROS通信，将锅炉控制系统的各种状态参数送往ROS，分别为监视报警系统和辅锅炉控制系统Mimic软件提供数据。

（5）电力管理系统

DC C20系统的电力管理系统（Power Management System，PMS）涵盖了电站自动控制的所有功能，包括全船电力的生产、配送和安全保护等。

对于基本型电力管理系统，每台发电机组配置一个DPU，用于单台发电机组的自动控制。DPU与ROS相连，在ROS上可以对各个DPU的监控功能进行初始化设置。控制系统适用于不同类型的发电机组，如柴油发电机组、透平发电机组和轴带发电机组等，但根据发电原动机类型的不同，DPU的配置和控制策略也不同。

对于复杂的电站管理系统，一般通过dPSC将PMS扩展为一个独立的局部CAN总线（Local CAN Bus），这一局部CAN总线再通过全局CAN总线（Global CAN Bus）与ROS通信。图3-7所示为PMS的典型结构，电站包含三台柴油发电机组，每台机组分别配置两个RIO-C1模块，其中DSS（Diesel engine Start，stop & Safety）为柴油机起停控制和安全保护模块，GMC（Generator Monitoring & Control）为发电机监控模块，根据发电机和电网信息控制主开关动作并通过向柴油机发送INC/DEC（增加/减少）指令进行调频调载。RAi-16模块用于检测发电柴油机是否具备遥控条件，若遥控条件不具备，则将发出相应的报警指示并禁止Loc/Rem（机旁/遥控）切换。RIO-C2则用于重载起动管理，当电站总功率不足时将禁止重载设备起动。由于RIO-C1模块本身具有发电机组的综合管理能力，因此可以将DSS和GMC合并为由一个RIO-C1实现，并把这一RIO-C1模块称为DGC（Diesel Generator Monitoring & Control），即柴油机监控模块。此时，RIO-C1DGC与发电机组的逻辑连接如图3-8所示。

三、DC C20监测与报警系统的界面操作

远程操作站（ROS）是DC C20系统的重要组成部分，一个ROS由主计算机（MCU）、显示器（VDU）、打印机、操作控制面板（OCP）或普通的PC键盘和鼠标组成。在系统的监测、报警和控制过程中完成以下任务：

1）和CAN中的数据采集或控制设备（即DPU）进行双向数据通信，从DPU收集数据或向DPU传送指令、数据和程序。

2）对报警信息进行监控和报警信息的确认。

3）向驾驶台和轮机员舱室提供延伸报警信息。

4）在CAN和以太局域网之间起网关的作用。

DC C20系统的大部分操作都和ROS有关，下面仅从ROS的角度来介绍界面操作。

1.操作控制面板 （OCP）

OCP是DC C20系统的主要输入设备，由按键、指示灯和轨迹球等组成，如图3-9a所示。此外，在OCP的左下角还设有一个键盘接口，以便需要时连接PC标准键盘。

按照功能的不同，OCP分为不同的功能区，图3-9b示出了不同区域的功能划分。分组报警区域用于在发生报警时进行分组报警指示和报警确认；值班功能按钮区域用于值班状态的指示、值班切换和值班呼叫；Mimic功能按钮用于各种系统的Mimic模拟图的显示和操作；数字键区域用于在需要时输入各种数值，并提供屏幕的翻页和方向键功能；报警控制按钮用于报警确认、消音、报警汇总显示（显示当前存在的所有报警）和历史报警显示（分页显示最后发生的2000个报警，每页26个）；轨迹球和轨迹球按钮相配合完成光标移动、光标定位和相应的操作功能；其他功能按钮的具体功能依实际情况不同而异。

如果系统没有配置OCP硬件，则可在主计算机上连接标准键盘和鼠标。按F1功能键，将在显示屏上调出OCP模拟图，可用鼠标进行单击操作。模拟OCP的功能与硬件OPC类似。

2.显示界面

显示界面是计算机监控系统重要的信息输出手段，DC C20的软件系统在ROS上提供了丰富的显示界面，与OCP相配合可以实现各种复杂的人机交互功能。ROS上的显示界面主要包括以下几种类型：

（1）文本显示界面

文本显示界面用于输出报警信息和监测机舱设备运行的实时状态或实时参数，分为报警显示窗口和监测窗口。其中，报警显示窗口具有三种类型：

1）分组报警窗口，按分组类型显示当前报警状态。

2）报警汇总窗口，显示当前存在的所有报警。

3）历史报警窗口，分页显示最后发生的2000个报警，每页26个。

监测窗口类型包括：

1）分组显示窗口，显示同一报警组中所有测量点的状态清单。

2）选点显示窗口，显示预先选定的各个测量点的状态清单。

3）测量点属性窗口，显示某一测量点的详细信息，如测量点名称，报警限等（在计算机编程时，通常用一被称为“标签（Tag）”的变量来保存测量点的属性，因此测量点属性也称为标签属性）。

图3-10所示为DC C20 ROS分组显示窗口，给出了一个文本显示界面的例子。

（2）图形显示界面

图形显示界面包括机舱主要系统的Mimic模拟窗口、柱状图窗口和设备状态窗口等，主要包括：

1）管路系统Mimic窗口。

2）柱状图窗口，如各缸排烟温度及其平均温度柱状图窗口。

3）备用泵汇总显示窗口。

4）控制器和阀位状态汇总窗口。

5）参数曲线趋势图窗口。

6）电站管理窗口。

7）主配电板和发电机窗口。

这些窗口实时显示设备的工作状态，例如阀门的开闭状态、设备的起停状态、液位或其他参数的高低等。图形显示界面具有可交互的性质，即在图形界面上可以对实际设备进行操作和控制。

（3）访问控制界面

为了安全考虑，系统可以通过访问密码来设置对系统进行操作和控制的权限，包括报警限修改在内的参数调整以及对系统所进行的其他所有操作均以事件记录的形式进行保存。

3.打印设备

ROS可以配置打印设备进行必要的打印输出。通过设置打印设备可以按定时或者即时召唤的方式打印各种记录。记录内容包括报警或者事件的名称以及报警或事件发生的具体时间等。对于报警信息，还包括报警消失的时间。 ZGb3VR3elYIEJV4MxD5Fgf40oSG6UAHhCDPG4qd2ZB4MmAH26pdC3PYebH30pd0w