FameView tabanlı Salvage Float İzleme Sisteminin Tasarımı
Kurtarma operasyonunda çelik şamandıra büyük rol oynadı. Kurtarma projelerinde çelik şamandıraların uygulanması temel olarak üç aşamaya ayrılmıştır: şamandıranın çelik halatının önceden gömülmesi, şamandıranın batması ve şamandıranın enflasyon dengesi. Dubanın enflasyon dengesi tüm operasyondaki en önemli ve zor adımdır. Geleneksel kurtarma operasyonlarında, tüm sürecin doğruluğunu sağlamak için, profesyonel kurtarma personelinin genellikle insan izleme için suya dalması gerekir, ancak geleneksel hesaplama modellerinin büyük hataları ve insan faktörlerinin varlığı nedeniyle, çok fazla insan gücü ve malzeme kaynağı tüketir. Tüm sürecin doğru bir şekilde kontrol edilmesi hala kolay değil. Bu sorunu hedefleyen bu makale, şamandıranın derin su operasyonunun gerçek zamanlı izlenmesi için bir dizi FameView tabanlı kurtarma şamandırası izleme sistemi tasarlamaktadır.
Gerçek ihtiyaçlara göre, bu makale FameView konfigürasyon yazılımına dayalı bir kurtarma şamandırası izleme sistemi geliştirmektedir. Alttaki bilgisayarla iletişim kurmak ve bir izleme platformu oluşturmak için FameView konfigürasyon yazılımını kullanın. Her bir pontona bir basınç sensörü, bir seviye göstergesi, bir eğim ölçer ve bir su geçirmez kutu monte edilmiştir ve PLC her sensörün verilerini toplayarak üst bilgisayara iletir. Üst bilgisayar, toplanan verileri işleyen, kontrol eden ve izleyen FameView konfigürasyon yazılımının geliştirilmesiyle elde edilen bir izleme sistemi platformudur. Bu makalede tasarlanan izleme sistemi, operatörlerin insan-bilgisayar etkileşim ekranı aracılığıyla gerçek zamanlı olarak doğru verileri elde etmesine ve bilgileri analiz edip işlemesine olanak tanır. Ek olarak, sistem ayrıca alarmlar, geçmiş veriler, Web yayıncılığı ve gerçek koşullara göre mobil terminaller gibi ek işlevler de ekler. İşlem sırasında bir sorun oluştuğunda, izleme sistemi derhal bir alarm mesajı verecektir.Sorun çözüldükten sonra, sistem normale dönecek, daha sonra analiz etmek için alarmı kaydedecek ve çıkacaktır. Gerçek testte, sistem gerçek ve güvenilir verilere, doğru izlemeye, basit işletime, kararlı sisteme ve iyi performansa sahiptir.
1 Sistem analizi
Kurtarma operasyonu sırasında pontonun denge şişirme durumuna ulaşıp ulaşmadığını doğru bir şekilde bilmek için sistem, duba pruva basıncı, kıç tank basıncı, topuk açısı, trim açısı, duba baş tankı sıvı seviyesi, kıç tankı sıvı seviyesi ve orta tank sıvı seviyesi gibi verileri toplayacaktır. PLC tarafından kontrol edilir, dönüştürülür ve analiz edilir ve ardından operatörün sistem izlemeyi gerçekleştirmesi için izleme arayüzünde görüntülenmek üzere üst bilgisayara iletilir.
Bu sistem üst bilgisayar, PLC ve sensörlerden oluşur. Üstteki bilgisayar izleme için kullanılır ve FameView konfigürasyon yazılımının geliştirilmesi yoluyla, tüm duba kurtarma sürecinin merkezi olarak izlenmesi ve çevrimiçi yönetimi için daha iyi bir insan-bilgisayar etkileşimi arayüzü elde edilir. PLC, sensör tarafından iletilen verileri alır ve kontrolör içindeki önceden ayarlanmış parametrelere ve programlanmış prosedürlere göre hesaplamalar yapar. Bu sistemdeki sensörün işlevi, şamandıra çalışırken çeşitli verileri toplamaktır.
Sistem, derin su operasyonlarında 80 tonluk pontonun veri toplama, analiz, izleme, depolama, görüntüleme ve diğer işlevlerini tamamlamak için çekirdek olarak FameView konfigürasyon yazılımını kullanır. Veri toplama ve izleme sisteminin prensibi Şekil 1'de gösterilmektedir.
2 Sistem tasarımı
Sistem üç bölümden oluşur: veri toplama modülü, sinyal dönüştürme modülü ve izleme modülü. Basınç sensörü, eğim ölçer ve seviye göstergesinden oluşan veri toplama modülü, CAN veriyolu üzerinden DE4-20 mA akım ve PLC'den oluşan sinyal dönüştürme modülü ile bağlanır. Bu iki modül birlikte, su geçirmez bir kutuya yerleştirilen ve bir pontona bağlanan bir alt bilgisayar oluşturur. FameView konfigürasyon yazılımı, sistemin temel izleme modülünü oluşturur ve 485 veriyolu ve Modbus RTU aracılığıyla sinyal dönüştürme modülü ile iletişim kurar. Sistem işlev modülü Şekil 2'deki gibi gösterilmiştir.
2.1 Veri toplama
Bu sistem, veri toplama işlevini gerçekleştirmek için sensörler ve PLC kullanır. Basınç sensörü şamandıra baş kabin basıncını ve kıç kabin basıncını alır; eğim ölçer topuk ve trim açılarını toplar; seviye göstergesi şamandıra baş kabini sıvı seviyesini, kıç kabin sıvı seviyesini ve orta kabin sıvı seviyesini toplar. Eğim ölçer, PLC ile CAN veriyolu üzerinden iletişim kurar ve basınç sensöründen ve seviye göstergesinden gelen veriler DC 4-20 mA akım sinyaline dönüştürülerek PLC'ye gönderilir. Sistemdeki sensör ve PLC su geçirmez bir kutu içine alınmış ve bir şamandıra üzerine yerleştirilmiştir. Yazılım akışı Şekil 3'te gösterilmektedir.
2.2 Yazılım tasarımı
Yeni nesil endüstriyel kontrol cihazları olarak, programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC) basit yapıya, mükemmel performansa, yüksek güvenilirliğe, güçlü parazit önleme özelliğine, öğrenmesi ve kullanması kolay olup çevrimiçi olarak değiştirilebilir. Yapı, işlev, iletişim vb. Açısından sistemin gereksinimleri ile birlikte PLC'nin avantajlarına dayalı olarak, bu sistem veri toplamayı tamamlamak için Schneider M251 serisi PLC'yi seçer. Üst bilgisayar için, FameView'ün işlevi esas olarak PLC programı tarafından toplanan verileri okumak ve veri tabanında saklamak ve verileri daha sonra merkezi yönetim ve izleme için gerçek zamanlı olarak görüntülemektir. Sistemde, gerçek zamanlı veri iletimini gerçekleştirmek için PLC ve FameView konfigürasyon yazılımı Modbus RTU iletişim protokolü üzerinden bağlanır. PLC ve FameView arasındaki iletişim protokolü Şekil 4'te gösterilmektedir.
3 FameView izleme sistemi tasarımı
Bu sistem, insan-makine arayüzü izleme programını tasarlamak için FameView konfigürasyon yazılımını kullanır. FameView veritabanı güçlüdür ve ekipman veri tablosu endüstriyel siteden toplanan verileri çok iş parçacıklı bir şekilde işleyebilir ve bunları çizelge ve raporlar biçiminde depolayarak geri almayı ve analiz etmeyi kolaylaştırır. FameView'ı geliştirmek için beş görevin tamamlanması gerekir: sistem ayarları, cihaz iletişim tanımı, veritabanı ayarlarını çalıştırma, ekran üretimi ve veritabanı bağlantısı. Daha iyi bir insan-bilgisayar etkileşim arayüzüne ek olarak, bu sistem aynı zamanda alarm sistemi, geçmiş veriler, Web yayıncılığı ve gerçek koşullara göre mobil terminaller gibi işlevler de ekler.
3.1 İzleme arayüzü
Şamandıra izleme sisteminin tasarım fikri ve kontrol stratejisine göre, izleme arayüzü dört şamandıra eğimi, basınç, sıvı seviyesi ve diğer parametreleri içermelidir.
3.1.1 İzleme ekranı tasarımı
FameView yapılandırma yazılımındaki ekran oluşturma işlevi güçlüdür. Kendi araç kutusu ve yazılım kutusu, arayüz üretimi için kullanışlı bir yol ve zengin malzeme sağlar ve ayrıca grafikleri özelleştirebilirsiniz. Ana izleme ekranını ve ikincil ekranı yapmak için bileşen kutusundaki "metin değişkenleri", "eğri görünümü", "veritabanı", "komut düğmeleri" ve "ekran kontrollerini" kullanın. Düğme kontrolü, birincil ve ikincil ekranlar arasındaki dönüşümü gerçekleştirebilir. FameView ekran tasarımının genel süreci şu şekildedir: ilk adım iletişim kurmak; ikinci adım cihaz veri tablosunu tanımlamak; üçüncü adım veritabanını çalıştırmak; dördüncü adım ekranı yapmaktır. Batık gemi kurtarma izleme sisteminin izleme ekranını sürece göre yapmak için FameView tarafından sağlanan bileşenleri ve kod dilini kullanın ve ardından kurtarma şamandırası sürecini ve saha operasyonunu iyileştirmek ve tüm izleme sistemi ekranının düzenini tamamlamak için birleştirin. Tasarım sürecinde, her bir izleme sisteminin ve PLC'nin karşılık gelen arayüzü belirlenmemiştir ve arayüz ayarı gerçek duruma göre yapılmalıdır. Bu yazıda, FameView geliştirilerek elde edilen arayüz nispeten sezgiseldir ve bu da operatörlere büyük kolaylık sağlar. Ana izleme ekranı Şekil 5'te gösterilmektedir. Şamandıra 1 örneğini ele alırsak, izleme verilerinin büyütülmüş resmi Şekil 6'da gösterilmektedir.
3.1.2 Yüzdürme hesaplaması
İzleme arayüzünde, pontonun topuk açısı ve trim açısı görüntülenecektir; baş tank sıvı seviyesi, orta tank sıvı seviyesi ve kıç tank sıvı seviyesi; baş tank basıncı, kıç tank basıncı ve yüzdürme ve diğer veriler. Eğim açısı, sıvı seviyesi ve basınç sırasıyla eğim ölçer, sıvı seviye göstergesi ve basınç sensörü ile, kaldırma kuvvetinin ise sıvı seviyesi ile elde edilmesi gerekir.
Duba kabinindeki düzensiz yapı nedeniyle, kabin su basıldıktan sonra ilgili kabin su giriş hacmi ile su giriş seviyesi arasındaki ilişki tablosunu hesaplamak için geleneksel yöntem kullanılırsa, daha büyük hatalar getirecektir. Bu nedenle, doğru veri elde etmek için çoklu fizik simülasyonunda, kabindeki su giriş hacmi, dubanın su alma seviyesi ile hesaplanır. Hesaplama süreci Şekil 7'de gösterilmektedir.
İlk olarak, duba kabini SolidWorks ile modelleyin ve ardından hacim düzeyi tablosunu sonlu elemanlara göre hesaplayın. Gerçek ölçümde kaldırma kuvveti, elde edilen sıvı seviyesi bilgisi ve hacim seviyesi tablosundaki hacim ile sıvı seviyesi arasındaki ilişki ile hesaplanır.
Bu yazıda önce modelleme ve simülasyon yoluyla 00.13.2 m aralığında 0.1 m aralıklarla duba baş tankı seviyesi ve kıç tank seviyesi hacmini elde edip buradan bir hacim tablosu oluşturarak fiting ile hacmi elde ediyoruz. Sıvı seviyesi ile ilişki Şekil 8'de gösterilmektedir.
Daha sonra veriler hacim tablosuna göre 32 segmente bölünür ve her segment düze eşitlenir, yani her segmentteki hacim sıvı seviyesi ile doğrusal olarak değişir. Şekil 8'deki siyah çizgi, modelleme simülasyon eğrisidir ve gri çizgi, bir eğrinin düz bir çizgiye dönüştürülmesinin hesaplama sonucudur.Yaklaşık 50 cm derinlikte maksimum hacim hatasının meydana geldiği görülebilir. Hatanın sistem üzerindeki etkisini analiz etmek için hacim ve sıvı seviyesi arasındaki ilişki 20-140 cm derinlikte çıkarılıp büyütülür ve maksimum hacim hatasının çok küçük olduğu ve göz ardı edilebileceği görülebilmektedir.
3.1.3 Cihaz iletişimi
Cihaz iletişimi temel olarak cihaz veri sayfasını ve cihaz sürücüsünü içerir. Cihaz veri tablosu, sistem tarafından sağlanan, 2000 × 1024 boyutunda, harici cihazlarla değiş tokuş edilen orijinal verileri saklamak için kullanılan bir veri hafızasıdır. Cihaz sürücüsü, harici cihazdaki verileri okumak ve cihaz veri sayfasında belirtilen konuma getirmek için kullanılır.Bu makalede tasarlanan izleme sistemi, çeşitli PLC'ler için çok iyi sürücülere sahiptir.
FameView konfigürasyon yazılımının sürücüyü, alttaki bilgisayarla iletişim kurmadan önce alt bilgisayar yazılımı tarafından ayarlanan iletişim moduna göre kurması gerektiğinden, bu makale Modbus MB_RTU iletişim sürücüsünü seçer. Gerçek operasyonda, alt bilgisayar ile cihaz arasında iletişim kurulduktan sonra, toplanan veriler cihaz veri tablosunu oluşturmak için kurulur ve ardından VBscript tarafından yazılan komut dosyası tarafından kontrol edilir. Sistem, cihaz veri tablosunda depolanan çeşitli verilere cihaz numarası, ünite numarası ve etiket numarası aracılığıyla erişebilir. Gerçek duruma göre, bu makalede 4 takım kurtarma izleme sistemi vardır. D1 cihaz numarası sistem tarafından kullanıldığından ve içeriği sürücü tarafından kullanılamadığından, 4 set kurtarma izleme sisteminin cihaz numaraları D2, D3, D4 ve D5'e karşılık gelir.
Dubanın sıvı seviyesi aralığı, deniz suyu yoğunluğu ve diğer parametreler, Şekil 9'da gösterildiği gibi ekipman parametre tablosunda ayarlanabilen dış ortama bağlı olarak değişecektir. Sistem, gerçek zamanlı izleme işlevini gerçekleştirmek için değiştirilen parametreleri harici cihaza gönderir.
Deneyler ve analizler yoluyla, sensörde bir hata olduğu bulunmuştur ve hatanın etkisini azaltmak için bir kalibrasyon tasarlanmıştır. Verilerin güvenilirliğini artırmak için parametrelerin ancak yetkilendirme altında değiştirilebileceği öngörülmüştür.
3.2 Alarm sistemi
Uzun vadeli derin su çalışması, sensörler ve PLC ile donatılmış su geçirmez kutunun yaşlanma, aşınma ve korozyon gibi bir dizi sorunla karşı karşıya kalmasına neden olacaktır. Kabini kurtarma sürecinde, su geçirmez kutu sızdığında, PLC'ye ve sensörlere zarar verecek ve ekipman hurdasına, çevre kirliliğine ve mal kayıplarına neden olacaktır. Ekipman güvenliğinin korunması açısından, önleyici tedbirlerin oluşmadan önce uygulanması için önleyici tedbirler alınmalıdır.
Alarmın ciddiyetine göre, sistem dört seviyeye ayrılmıştır: uyarı, arıza, alarm ve özel Gösterge ışığı, ekipmanın hasar derecesine göre farklı renkler gösterecektir. Bir alarm oluştuktan sonra, operatör alarmın nedenini öğrenmek için önce alarm adını anahtar kelimeye göre sorgulayacak ve ardından alarm bilgileri aracılığıyla daha ayrıntılı içerik elde edecek Son olarak, operatör bir çözüm bulmak için alarm açıklamalarını birleştirecektir. Personelin sorgulaması için alarm seviyesi, alarm konumu ve alarm noktası bir tabloda gösterilecektir. Ek olarak, sorgu verimliliğini büyük ölçüde iyileştirmek için sistem, alarmları alarm konumuna göre gruplandırır ve grup yönetimini gerçekleştirir. Testte, sürece dahil olan tasarımcıların güvenliği göz önünde bulundurularak, her şamandıraya kendi süper yüksek alarm bilgisi eklenmiştir.Bir güvenlik sorunu oluştuğunda, alarm zamanında verilecektir.
3.3 Geçmiş veriler
Derin su operasyonları sırasında, yalnızca gerçek zamanlı olarak izlemek değil, aynı zamanda ekipmanın belirli koşullarını analiz etmek ve çalışma koşullarını doğrulamak ve karşılaştırmak için kullanılabilmesi için geçmiş verileri belirli bir süre içinde tutmak da gereklidir. Geçmiş veriler varsayılan olarak ilişkisel veritabanında depolanır ve desteklenen veritabanı türleri Access ve SQL Serve'dir. Veri tablosunun adı Doc -Data'dır. Test aşamasındaki az miktardaki geçmiş veriler nedeniyle, Access veritabanı başka bir yazılım yüklenmeden kullanılabilir. Ancak SQL Server veya MSDE / Express yazılım platformunu kurması gereken pratik uygulamalarda SQL Server veritabanının kullanılması önerilir. Ek olarak, varsayılan geçmiş veritabanı türü de bilgisayar kurulum ortamına göre belirlenebilir. Veritabanı dosya boyutunun kullanım sırasında sabit diskin sınırına veya maksimum kapasitesine ulaşmasını önlemek için veritabanı dosyası boyutunun sınırlandırılması gerekir ve fark optimizasyonu arşiv değişkenlerinin depolama kapasitesini azaltmak için kullanılabilir. Kurtarma şamandırasının izleme geçmişi eğrisi (analog) Şekil 10'da gösterilmektedir.
3.4 Web yayıncılığı
Operatörler, ihtiyaç duydukları bazı bilgileri almak için Web bileşeni paketini kurabilir ve tarayıcıyı yönetici olarak çalıştırabilir ve ilk web sayfasına girmek için tarayıcının adres çubuğuna sunucu IP'sini veya etki alanı adını girebilir. Web yayıncılığı şunları içerir: resimler, trendler, alarmlar, raporlar, eğriler, indirmeler ve diğer bilgiler. Ekran, izleme sisteminin ana ekranına karşılık gelir, eğilim geçmiş eğriye karşılık gelir ve alarm, su sızıntısı alarmına karşılık gelir. Raporlar ve eğriler gibi bilgiler için, SQL Server'da değişkenler eklemeniz ve etkisini görmek için bunları çalışan veritabanına aktarmanız gerekir. Web yayıncılığı yoluyla, müşteriler sistemi IP veya alan adı aracılığıyla uzaktan izleyebilir veya çalıştırabilir. Ek olarak, sisteme eklenen mobil terminal işlevleri de müşterilerin artık sabit PC'lerle sınırlı kalmamasını sağlayacaktır.
4. Sonuç
Sistemin çalıştırılması kolaydır, verilerde güvenilirdir, performans açısından kararlıdır ve iyi bir etkileşim, güvenilirlik ve çalışma kararlılığına sahiptir. Ek olarak, sistem operatörlerin emek yoğunluğunu ve zorluğunu büyük ölçüde azaltır ve iş verimliliğini artırır. Gerçek zamanlı veri aktarımı ve insan-bilgisayar etkileşimi izleme arayüzü, operatörün su altı çalışma durumunu ilk seferde doğru bir şekilde bilmesini ve mümkün olan en kısa sürede ayarlamalar yapmasını sağlar; alarm işlevi, büyük mali kayıplardan kaçınarak hatayı ilk kez yansıtabilir; geçmiş veri işlevi Verilerin bir kısmı, ekipman durum analizi için ilk elden veri sağlamak üzere depolanacak; Web yayınlama işlevi, uzaktan izleme ve kontrol işlevleri sağlayacak. Bu sistem, derin su operasyonlarına büyük kolaylık sağlayacaktır ve belirli bir deniz alanındaki gerçek ölçüm, sistemin gerçek uygulama gereksinimlerini karşıladığını kanıtlamaktadır.
Referanslar
Zhang Chenchen. "Shiyue" kurtarma projesinde çelik dubaların uygulanması. World Shipping, 2017, 40 (10): 31-36.
Dong Jia, Wang Zhiqiang, Cui Yanjun.FameView ve PLC'ye dayalı uzaktan sıfırlama sisteminin tasarımı.Endüstriyel kontrol bilgisayarı, 2015 (5): 65-66.
Xie Zeming, Yin Junxun PLC tarafından gerçekleştirilen hücresel mobil iletişim ağının baz istasyonu parametre toplama sistemi Elektronik teknoloji uygulaması, 2000: 52-53, 59.
Zhou Kai, Zhou Fengxing, Zuo Zhiyong, ve diğerleri OSB rulo çift frekanslı söndürme tezgahı izleme sisteminin geliştirilmiş tasarımı Otomasyon Enstrümantasyonu, 2010, 31 (6): 30-33.
Li Liangmin, Lei Yuting. Yüksek Geri Basınç ve Yüksek Sıcaklıkta Jet Deneyinde FameView Uygulaması Elektronik Teknolojisi ve Yazılım Mühendisliği, 2010 (13): 336-337.
Yan Fantao, Wang Junpeng, Yang Shuliang, vb. FameView tabanlı yüzdürme seviye kontrol sisteminin tasarımı ve uygulaması Demir Dışı Metal Mühendisliği, 2017, 7 (1): 49-54.
Duan Qichang, Liu Shunbo, Zhou Guangwei Nem gidericiler için ağ tabanlı bir uzaktan izleme sisteminin tasarımı ve uygulaması Endüstriyel Kontrol Bilgisayarı, 2012, 25 (7): 8-10.
Liu Yakun, Cheng Xiaodong, Zhao Zixian, vb. Kömür madeni entegre otomatik üretim platformunun yapımında endüstriyel konfigürasyonun uygulanması Kömür Madeni Makineleri, 2010 (2): 80-83.
Cui Zaihui Access veritabanı ve SQL Server veritabanının temel işlevlerinin karşılaştırılması Anshan Normal Üniversitesi Dergisi, 2009 (6): 51-52.
Zhang Cheng, Li Di, Wu Peihao, vb. Web Yayıncılığına Dayalı Konfigürasyon Yazılımının Tasarımı ve Uygulanması Otomasyon ve Enstrümantasyon, 2018 (1): 89-92.
yazar bilgileri:
Chen Xiayin, Peng Juhong, Cheng Zhi, Ye Bo, Zhou Min
(Bilgisayar ve Bilgi Mühendisliği Okulu, Hubei Üniversitesi, Wuhan 430062, Hubei)
