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1、(10)申请公布号 CN 103809504 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103809504 A (21)申请号 201410098634.5 (22)申请日 2014.03.18 G05B 19/05(2006.01) (71)申请人 中国船舶重工集团公司第七 0 四研 究所 地址 200031 上海市徐汇区衡山路 10 号 (72)发明人 胡斌 吴国栋 王硕丰 殷非 石磊 张元玮 李鑫 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 吴宝根 (54) 发明名称 一种船舶监测报警系统信号采集装置 (57) 摘要 本发明涉及一种船舶监测报警系统信号采。
2、集 装置， 包括单向继电器矩阵、 数字量模块、 可编程 逻辑控制器， 每个单向继电器由线圈、 触点开关和 触点开关前串联的单相导电二极管， 单向继电器 触点按矩阵排列， 矩阵横排接单向继电器触点开 关前串联的二极管正极， 矩阵横排每排接一个数 字量模块中输出模块端口， 矩阵竖列接单向继电 器触点开关的公共端， 矩阵竖列每列接一个数字 量模块中输入模块端口， 数字量模块输出采集信 号到单向继电器矩阵， 再从单向继电器矩阵接收 相应的采集数据送可编程逻辑控制器。能够大幅 度减少数字量模块、 高通讯速率和冗余电源的信 号采集装置， 能够大幅度降低成本、 减小该装置的 空间、 增加系统的稳定性。 (5。
3、1)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103809504 A CN 103809504 A 1/1 页 2 1. 一种船舶监测报警系统信号采集装置， 其特征在于， 包括单向继电器矩阵、 数字量模 块、 可编程逻辑控制器， 每个单向继电器由线圈、 触点开关和触点开关前串联的单相导电二 极管组成， 单向继电器触点按矩阵排列， 矩阵横排接单向继电器触点开关前串联的二极管 正极， 矩阵横排每排接一个数字量模块中输出模块端口， 矩阵竖列接单向继电器触。
4、点开关 的公共端， 矩阵竖列每列接一个数字量模块中输入模块端口， 数字量模块输出采集信号到 单向继电器矩阵， 再从单向继电器矩阵接收相应的采集数据送可编程逻辑控制器。 权 利 要 求 书 CN 103809504 A 2 1/2 页 3 一种船舶监测报警系统信号采集装置 技术领域 0001 本发明涉及一种信号采集技术， 特别涉及一种船舶监测报警系统信号采集装置。 背景技术 0002 随着船舶及海洋工程大型化和自动化的进程， 整船的监测报警信号数量成几何倍 数增长， 机舱的空间被更多的自动化设备占据， 设备的成本也随之提高。 优化自动化系统的 结构， 增加系统的稳定性和减少系统的成本将成为发展的。
5、方向。 0003 全船监测报警系统是自动化系统重要的组成部分， 是保证船舶安全运行的保障。 信号采集装置为全船监测报警系统提供信号来源， 其安全性、 稳定性、 合理性和经济性对整 个自动化系统的重要性不言而喻。 能够优化信号采集装置的结构， 减低其成本， 增加其稳定 性是未来发展的趋势。 0004 现有的船舶监测报警系统信号采集装置设计方案主要有以下特点 ： （1） 目前， 一般信号采集装置采用一对一信号采集的模式， 每一个外围设备的信号的采 集都占用一个数字量模块的通道。以一个 64 个信号采集点的信号采集装置为例， 就需要 8 个 8 点的数字量模块， 大量的数字量模块对于信号采集装置的空。
6、间布置带来了一定的压 力， 项目的硬件成本也很高。 0005 （2） 目前， 一般信号采集装置采用 CAN 现场总线通过网络协议交换器和工控机进 行通讯， 其速度平均在每秒 1 2 兆的速度， 不能满足超大型系统的要求。 0006 （3） 目前， 一般信号采集装置和工控机之间存在协议转换， 很难对其可编程控制器 进行远程诊断和在线修改程序， 对于系统的扩展和后期的维护造成了不便。 0007 （4） 目前， 一般信号采集装置采用单电源输入形式， 系统的安全性能存在隐患。 发明内容 0008 本发明是针对现有的船舶监测报警系统信号采集装置存在的问题， 提出了一种船 舶监测报警系统信号采集装置， 能。
7、够大幅度减少数字量模块、 高通讯速率和冗余电源的信 号采集装置， 能够大幅度降低成本、 减小该装置的空间、 增加系统的稳定性。 0009 本发明的技术方案为 ： 一种船舶监测报警系统信号采集装置， 包括单向继电器矩 阵、 数字量模块、 可编程逻辑控制器， 每个单向继电器由线圈、 触点开关和触点开关前串联 的单相导电二极管组成， 单向继电器触点按矩阵排列， 矩阵横排接单向继电器触点开关前 串联的二极管正极， 矩阵横排每排接一个数字量模块中输出模块端口， 矩阵竖列接单向继 电器触点开关的公共端， 矩阵竖列每列接一个数字量模块中输入模块端口， 数字量模块输 出采集信号到单向继电器矩阵， 再从单向继电。
8、器矩阵接收相应的采集数据送可编程逻辑控 制器。 0010 本发明的有益效果在于 ： 本发明船舶监测报警系统信号采集装置， 使用触点回路 带有二极管模块的单向继电器， 可以有效的隔离外围设备信号， 并能满足该装置的要求， 该 方法大大节约了空间的同时大幅度地降低了装置的成本 ； 工业以太网模块的使用， 把该装 说 明 书 CN 103809504 A 3 2/2 页 4 置融入了以太网的网络中， 不仅能实现高速传输数据， 也增加了在线修改维护程序和远程 诊断的功能。 附图说明 0011 图 1 为本发明船舶监测报警系统信号采集装置使用示意图 ； 图 2 为本发明单向继电器原理图 ； 图 3 为本。
9、发明矩阵式信号采集示意图。 具体实施方式 0012 如图 1 所示， 本发明船舶监测报警系统信号采集装置使用示意图， 船舶监测报警 系统信号采集装置依次包括单向继电器矩阵、 数字量模块、 可编程逻辑控制器， 可编程逻辑 控制器再通过工业以太网模块将数据输出， 实现远程诊断。单向继电器接需采集数据的外 围设备， 数字量模块输出采集信号到单向继电器矩阵， 再从单向继电器矩阵接收相应的采 集数据送可编程逻辑控制器。 0013 本发明一种单向继电器结构示意如图 2， 包括一副 24V 直流线圈、 一幅 （常开常闭 可选择） 的触点和触点前串联的一个具有单向导通二极管。其作用， 一是， 通过外围设备的 。
10、信号串入单向继电器线圈回路， 有效地隔离了外围设备， 并把信号扩展至矩阵信号回路。 二 是， 电流只能从单向流过继电器的触点， 可以防止矩阵信号回路的错误采集， 比如 DO1 输出 且 K2 断开时 （如图 3） ， 如果没有电流单向导通功能， 电流可以 K1-K5-K6 造成错误的 DI2 信号。 0014 信号采集和处理是本发明的最大特点， 采用矩阵式信号采集的方法。以简单的 44 矩阵为例， 如图 3 所示矩阵式信号采集示意图， 可编程逻辑控制器每隔 50 毫秒 （根据 矩阵的大小确定相应的时间） 依次控制 DO1,DO2,DO3,DO4 数字量输出模块输出一个高电 平。以 DO1 输出。
11、高电平为例， 通过单向继电器隔离后不会串入其他信号， 只能采集 4 个信号 （K1,K2,K3,K4） ， 如果 4 个信号中任意信号状态闭合， 则可编程逻辑控制器通过相应数字量 输入模块 (DI1,DI2,DI3,DI4) 监测到相应信号， 比如 K1 触点闭合时， 数字量入模块 DI1 为 高电平， 可编程逻辑控制器获取信号， 把 K1=TRUE 保存在程序中。每隔 50 毫秒后， DO2， DO2， DO3 依次输出高电平， 可编程逻辑控制器获取相应信号点的状态， 并把这个状态保存在程序 中。 0015 本发明实际采用 1 个 8 位数字量输入模块和 1 个 8 位数字量输出模块， 配合单向 继电器组成 88 信号采集矩阵， 可编程逻辑控制器每隔 400 毫秒完成采集 64 个信号点的 状态， 能够满足船舶自动化设备的采样时间要求。和传统的 8 个 8 位数字量输入模块采集 64 个信号点的系统相比， 节约了 6 个模块， 具有很高的经济价值。 0016 可编程逻辑控制器通过工业以太网把采集的信号状态实时传输到工控机， 并通过 界面给船员做监测报警系统的显示。 说 明 书 CN 103809504 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103809504 A 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 103809504 A 6 。