SCALANCE X在造船業(yè)的應(yīng)用

造船業(yè)簡(jiǎn)介

我國(guó)目前的造船水平及能力都位于世界前列。2010年，本土化配套設(shè)備裝船率達(dá)到60％，年船舶制造能力要達(dá)到1000萬(wàn)載重噸，造船產(chǎn)量占世界份額達(dá)到25％以上，接近或超過(guò)日本，形成中、日、韓三足鼎立的格局。2015年，本土化配套設(shè)備裝船率達(dá)到80％，達(dá)2400萬(wàn)載重噸造船產(chǎn)量，占世界份額達(dá)到35％以上，接近或超過(guò)韓國(guó)，成為世界一流的造船大國(guó)。2020年前后，整體技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力進(jìn)入國(guó)際前列，成為世界造船強(qiáng)國(guó)。

造船強(qiáng)國(guó)所建造出的船舶必定代表著高水平，而船舶的自動(dòng)化水平必將成為一個(gè)重要的考核標(biāo)準(zhǔn)。

船舶自動(dòng)化的要求

一、系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化

由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化，可以做到組態(tài)靈活；計(jì)算機(jī)所有功能選擇均能通過(guò)屏幕軟件按鈕直接完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)。當(dāng)然，根據(jù)需求不同仍舊存在著先進(jìn)程度不同和性能要求不同的船舶，但是單機(jī)單控的系統(tǒng)必將逐步向綜合監(jiān)控的系統(tǒng)過(guò)渡。因?yàn)椴捎镁C合監(jiān)控的形式，可以構(gòu)成雙重或多重冗余，對(duì)提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性是有積極意義的。

二、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

當(dāng)前，數(shù)字化技術(shù)和總線技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（或模塊）與控制系統(tǒng)之間的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。通常采用雙層網(wǎng)，第一層為數(shù)據(jù)采集與傳送網(wǎng)，第二層為控制網(wǎng)。為保證系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò)可采用冗余結(jié)構(gòu)?？紤]到危險(xiǎn)分散原則，按系統(tǒng)又分成若干子網(wǎng)，如：推進(jìn)系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等獨(dú)立子網(wǎng)。通過(guò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，功能上集各子系統(tǒng)之眾，從可靠性出發(fā)又是一個(gè)分布式系統(tǒng)；在數(shù)據(jù)采集和控制平臺(tái)上各分系統(tǒng)密切結(jié)合，但在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上又是一個(gè)主動(dòng)性極強(qiáng)的系統(tǒng)，在平臺(tái)某系統(tǒng)局部受損時(shí)不影響?yīng)毩⒐ぷ?；采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計(jì)及不間斷后備電源，生存能力很強(qiáng)；具有圖像控制功能，人機(jī)界面和對(duì)話效果良好。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于采用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)代替大量繁瑣的人工操作，提高工作效率是顯而易見(jiàn)的。它有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)合中解放出來(lái)。

西門(mén)子網(wǎng)絡(luò)解決方案

在西門(mén)子船舶自動(dòng)化方案中采用SCALANCE X-400系列工業(yè)級(jí)千兆模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，利用HSR技術(shù)組成千兆環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)。SCALANCE X-400系列工業(yè)級(jí)千兆模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)其滿足船級(jí)社認(rèn)證的指標(biāo)，集成網(wǎng)絡(luò)管理，豐富診斷功能、同時(shí)又提供大量可擴(kuò)展的端口、能夠支持光纖和雙絞線傳輸介質(zhì)。由分別安裝有千兆單模介質(zhì)模塊的6臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成兩個(gè)千兆主干環(huán)網(wǎng)，并且都過(guò)每個(gè)環(huán)網(wǎng)的其中兩臺(tái)交換機(jī)直接通過(guò)百兆介質(zhì)模塊構(gòu)成更高可用性的冗余雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)冗余，增強(qiáng)系統(tǒng)容錯(cuò)能力。

由wincc冗余服務(wù)器構(gòu)成監(jiān)控器的配置，并且通過(guò)在客戶端安裝web navigator的服務(wù)器選件，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布監(jiān)控界面的系統(tǒng)要求，保證船長(zhǎng)，航海長(zhǎng)或者機(jī)電長(zhǎng)等重要職能人員隨時(shí)隨地監(jiān)控和指揮，保證安全。Wincc冗余服務(wù)器保證數(shù)據(jù)采集、畫(huà)面瀏覽和操作互為熱備，此外通過(guò)web負(fù)載平衡軟件可以把web客戶端的通訊平均分配到兩個(gè)冗余服務(wù)器，并在其中一個(gè)服務(wù)器故障時(shí)把客戶端自動(dòng)切換熱備服務(wù)器。Wincc提供完備和開(kāi)放的平臺(tái)用于嵌入第三方功能軟件、代碼和連接外部數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可以方便地把wincc集成到外部系統(tǒng)中，特別是信息系統(tǒng)。

西門(mén)子網(wǎng)絡(luò)解決方案的優(yōu)勢(shì)

一、工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

（1）1000M網(wǎng)絡(luò)更好的滿足多網(wǎng)合一的需求。

（2）工業(yè)以太網(wǎng)因滿足工業(yè)控制的需求而生，所以實(shí)時(shí)性更好設(shè)備響應(yīng)時(shí)間小于10ms。

（3）支持以太網(wǎng)協(xié)議的設(shè)備越來(lái)越多。

（4）與公共IP網(wǎng)絡(luò)可無(wú)縫連接，通用性好。

（5）在船舶自動(dòng)化行業(yè)有眾多應(yīng)用。

二、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

（1）由于為工業(yè)領(lǐng)域打造，設(shè)備具有滿足惡劣環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。

（2）可采用多種安裝方式，如卡軌、壁板安裝。

（3）寬工作溫度范圍（-40°C-70°C）滿足設(shè)備安裝在現(xiàn)場(chǎng)一年四季、早晚的溫度變化。

（4）通過(guò)多國(guó)船級(jí)社認(rèn)證

（5）抗干擾能力強(qiáng)。

（6）設(shè)備平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)（幾十至上百年），節(jié)省投資及后期維護(hù)費(fèi)用。

（7）支持工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

（8）支持VLAN，可根據(jù)系統(tǒng)劃分，提高傳輸效率保證數(shù)據(jù)安全。支持三層交換技術(shù)，保證需要通訊的VLAN間可交換數(shù)據(jù)。

（9）支持IGMP協(xié)議，可以高效快捷的傳輸視頻源信號(hào)至多個(gè)監(jiān)測(cè)位置，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

三、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

（1）支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（2）采用西門(mén)子HSR（快速冗余環(huán)）、西門(mén)子Standby協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)允許多個(gè)斷點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可快速自愈，保證通訊不中斷。