基于LabVIEW和数据采集卡的船舶机舱监控系统

基于LabVIEW和数据采集卡的船舶机舱监控系统摘要船舶机舱监控系统是船舶自动化系统的重要组成部分。

船舶机舱的自动化程度在某种程度上就代表了整个船舶自动化系统的先进程度。

船舶机舱监控系统主要用于辅佐操作人员监控各项机组运行参数的变化情况，一旦发生异常，立即向操作人员发出警报，以便操作人员在第一时间检查警报信号发生处，并迅速做出处理，以减少非正常情况对船舶动力乃至整个船舶自动化系统造成的损害，从而大大降低船舶的损耗。

一直以来，船舶成本低、高效益、无事故是机舱监控的目的。

因此，研究船舶机舱监控系统有很大的必要性和实用性。

LabVIEW作为编程语言，编程灵活高效且面对对象，其强大的图形编辑能力及可视化编程环境更是快捷简便；数据采集卡作为普遍使用的一种实现数据采集功能的计算机扩展卡，可以通过以太网、USB、火线（1394）等多种型号的总线接入计算机，使用方便。

本文主要介绍了基于LabVIEW和数据采集卡的船舶机舱监控系统，该系统主要包括了用户登录、模拟量采集和开关量采集三部分，其中模拟量部分采集了温度、压力、电压等信号。

系统监控了船舶运行时主柴油机、辅柴油机、电站、主锅炉和辅锅炉的多个相关量。

关键词：LabVIEW；监控系统；船舶；机舱监控；数据采集。

AbstractShip engine room monitoring system is an important part of automation system. Ship Engine Room Automation To some extent on the degree of automation systems on behalf of the entire ship's advanced level. Main Engine Room Monitoring System For the adjuvant to the unit operator to control the operating parameters change, if an exception occurs, immediately to the operating For the alarm to the operator at the first warning signal inspection office, and quickly make a deal To reduce the power of non-normal conditions on the ship and even the entire ship automation system damage, thus greatly reducing Low ship loss. Has been shipping low cost, high efficiency, no accident was the purpose of monitoring the cabin. Therefore To study the engine room monitoring system have great necessity and practicality.LabVIEW as a programming language, programming, efficient and flexible to face the object, its powerful graphical editor to Force and visual programming environment is quick and easy; data acquisition card as a kind commonly used for data acquisition Function of the computer expansion card, you can via Ethernet, USB, Firewire (1394) and many other types of bus access Into the computer, easy to use.In this paper, based on LabVIEW and Data Acquisition ship engine room monitoring system, which Includes a user login, temperature, pressure display, voltage display, digital display and frequency display Parts, the main run-time monitoring of ship diesel engines, auxiliary diesel engines, power plants, the main boiler and auxiliary boiler of a number of Related content.Keywords:LabVIEW；监控系统；船舶；机舱监控；数据采集目录第一章绪论 (1)1.1.课题研究目的及意义 (1)1.2.机舱监控系统国内外研究现状 (1)1.3.论文的主要内容 (2)第二章LabVIEW软件介绍 (3)2.1LabVIEW简介 (3)2.1.1LabVIEW概述 (3)2.1.2LabVIEW的优势 (3)2.2LabVIEW编程环境 (4)2.2.1启动界面 (4)2.2.2控件选板 (5)2.2.3函数选板 (6)2.2.4工具栏 (8)2.2.5工具选板 (9)2.3LabVIEW和数据采集 (11)第三章机舱监控系统软件设计 (14)3.1系统组成 (14)3.2设计步骤 (15)3.2.1用户登录 (15)3.2.2模拟量采集 (18)3.2.3开关量采集 (23)第四章程序仿真 (26)4.1用户登录仿真 (26)4.2模拟量采集部分仿真 (26)4.3开关量采集部分仿真 (27)结论 (28)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献. (29)第一章绪论1.1. 课题研究目的及意义船舶机舱监控系统是船舶自动化系统的重要组成部分，船舶机舱监控系统主要用于辅佐操作人员监控各项机组运行参数的变化情况，一旦发生异常，立即向操作人员发出警报，以便操作人员在第一时间检查警报信号发生处，并迅速做出处理，以减少非正常情况对船舶动力乃至整个船舶自动化系统造成的损害，从而大大降低船舶的损耗[1]。

该系统工作的可靠性直接影响到船舶的安全航行。

因此，船舶机舱的自动化程度在某种程度上就代表了整个船舶自动化系统的先进程度。

最初的机舱自动化报警系统主要由继电器和报道提逻辑电路组成，现在已经不适合机舱自动化的发展要求了[2]。

一直以来，船舶成本低、高效益、无事故是机舱监控的目的，因此，研究更先进船舶机舱监控系统有很大的必要性和实用性。

LabVIEW是一个工业标准的图形化开发环境，它结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要地开发工具[3]。

数据采集卡作为普遍使用的一种实现数据采集功能的计算机扩展卡，可以通过以太网、USB、火线（1394）等多种型号的总线接入计算机，使用方便。

因此把LabVIEW和数据采集卡相结合应用到船舶机舱监测系统具有很好的应用价值。

1.2. 机舱监控系统国内外研究现状机舱监控系统是随着控制理论和电子技术的发展而发展起来的,到目前为止其发展历程大致经历了以下四个阶段:常规仪表监测阶段；电、气动及中小规模集成电子模块组合逻辑监控阶段；以微机为基础的集散型监控阶段；基于现场总线技术的机舱监控系统与全船自动化系统联网监控阶段。

虽然现在船舶机舱监控系统已发展到了即现场总线式全分布式系统(简称FCS)，其中有较强实力和影响的有：FoudationFieldbus ( FF ) 、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dup line等,它们具有各自的特色,并在不同应用领域形成了自己的优势，但至今尚未形成完整统一的国际标准。

所以就目前来说集散型监控技术已发展得相当成熟,值得为当前绝大多数船舶监控系统所采用[4]。

目前，先进船舶上的机舱自动监控系统大多采用的是多微机分层监控系统，这种监控系统的结构属于典型的集散式监控系统(DCS) ，一般采用三层结构:下层有若干个分站构成，中间层作为数据通信站和显示报警处理单元，上层由信息管理单元和数据分析单元等组成。

这种网络化监控系统功能齐全，能实现监控、显示、报警、历史数据存储等日常全部操作的要求，其分散控制，集中监视、操作和管理的系统结构，使监控系统的可靠性和安全性得到了提高，代表着船舶自动监控系统的发展方向。

国外主机监测报警正向更高层次的数字化、网络化、信息化、智能化方向发展。

形成以智能化为核心，具有状态监测、故障诊断、趋势预报等功能的统一管理、集中监测、智能决策和分散控制的新一代综合主机监控管理系统。

相关产品如挪威Kongsberg公司的主机遥控系统提供整套的控制系统和解决方案，能够满足无人机舱的监控要求。

该系统基于标准化的硬件和软件，为客户提供标准化的接口和直观的用户界面；德国Siemens公司的SIMOS IMAC55是一个全开放的模块化分布式网络型监视、控制和报警系统，其系统的构建均采用了工业际准组件，各个功能模块通过网线与设在不同位置的操作站一起形成一个船舶计算机网络；挪威ABB公司的舰船Integrate Automation System采用了三层网络结构，其信息层采用以太网，控制层和设备层则采用开放式网络控制系统；加拿大CAE 公司的工PMS采用了两层网络的结构，分别是控制设备与操作设备之间的管理网以及现场设备与控制设备之间的控制网。

管理网一般采用TCP/IP协议和以太网;控制网则是各种现场总线网络。

控制层面的各种控制器通过现场总线接口与现场总线的智能设备相连，通过以太网接口与信息层进行数据交互。

这些产品的智能化、标准化程度高，水平先进[5]。

1.3. 论文的主要内容本文主要研究基于LabVIEW和数据采集卡的船舶机舱监控系统，该系统主要包括了用户登录、开关量采集和模拟量采集三部分，其中模拟量采集部分有包括了温度采集、压力采集、电压采集等几部分。