SCALANCE X在造船業(yè)的應用

造船業(yè)簡(jiǎn)介

我國目前的造船水平及能力都位于世界前列。2010年，本土化配套設備裝船率達到60％，年船舶制造能力要達到1000萬(wàn)載重噸，造船產(chǎn)量占世界份額達到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，本土化配套設備裝船率達到80％，達2400萬(wàn)載重噸造船產(chǎn)量，占世界份額達到35％以上，接近或超過(guò)韓國，成為世界一流的造船大國。2020年前后，整體技術(shù)水平和自主創(chuàng )新能力進(jìn)入國際前列，成為世界造船強國。

造船強國所建造出的船舶必定代表著(zhù)高水平，而船舶的自動(dòng)化水平必將成為一個(gè)重要的考核標準。

船舶自動(dòng)化的要求

一、系統監控的綜合化

由于電氣設備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化，可以做到組態(tài)靈活；計算機所有功能選擇均能通過(guò)屏幕軟件按鈕直接完成，為系統監控的綜合化提供了必要的基礎。當然，根據需求不同仍舊存在著(zhù)先進(jìn)程度不同和性能要求不同的船舶，但是單機單控的系統必將逐步向綜合監控的系統過(guò)渡。因為采用綜合監控的形式，可以構成雙重或多重冗余，對提高系統或者全船整體可靠性是有積極意義的。

二、系統的網(wǎng)絡(luò )化

當前，數字化技術(shù)和總線(xiàn)技術(shù)應用已經(jīng)相當成熟?，F場(chǎng)總線(xiàn)是一種互聯(lián)現場(chǎng)設備（或模塊）與控制系統之間的雙向數字通信網(wǎng)絡(luò )。通常采用雙層網(wǎng)，第一層為數據采集與傳送網(wǎng)，第二層為控制網(wǎng)。為保證系統的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò )可采用冗余結構?？紤]到危險分散原則，按系統又分成若干子網(wǎng)，如：推進(jìn)系統、管道系統、電力監控系統等獨立子網(wǎng)。通過(guò)系統的網(wǎng)絡(luò )化，功能上集各子系統之眾，從可靠性出發(fā)又是一個(gè)分布式系統；在數據采集和控制平臺上各分系統密切結合，但在系統結構上又是一個(gè)主動(dòng)性極強的系統，在平臺某系統局部受損時(shí)不影響獨立工作；采用網(wǎng)絡(luò )冗余和設備冗余設計及不間斷后備電源，生存能力很強；具有圖像控制功能，人機界面和對話(huà)效果良好。

網(wǎng)絡(luò )系統的優(yōu)勢在于采用數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)級千兆模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機，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)級千兆模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機其滿(mǎn)足船級社認證的指標，集成網(wǎng)絡(luò )管理，豐富診斷功能、同時(shí)又提供大量可擴展的端口、能夠支持光纖和雙絞線(xiàn)傳輸介質(zhì)。由分別安裝有千兆單模介質(zhì)模塊的6臺交換機構成兩個(gè)千兆主干環(huán)網(wǎng)，并且都過(guò)每個(gè)環(huán)網(wǎng)的其中兩臺交換機直接通過(guò)百兆介質(zhì)模塊構成更高可用性的冗余雙環(huán)網(wǎng)結構，實(shí)現真正的網(wǎng)絡(luò )冗余，增強系統容錯能力。

由wincc冗余服務(wù)器構成監控器的配置，并且通過(guò)在客戶(hù)端安裝web navigator的服務(wù)器選件，實(shí)現了通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)布監控界面的系統要求，保證船長(cháng)，航海長(cháng)或者機電長(cháng)等重要職能人員隨時(shí)隨地監控和指揮，保證安全。Wincc冗余服務(wù)器保證數據采集、畫(huà)面瀏覽和操作互為熱備，此外通過(guò)web負載平衡軟件可以把web客戶(hù)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(hù)端自動(dòng)切換熱備服務(wù)器。Wincc提供完備和開(kāi)放的平臺用于嵌入第三方功能軟件、代碼和連接外部數據庫，這樣可以方便地把wincc集成到外部系統中，特別是信息系統。

西門(mén)子網(wǎng)絡(luò )解決方案的優(yōu)勢

一、工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢

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

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

（3）支持以太網(wǎng)協(xié)議的設備越來(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)有眾多應用。

二、工業(yè)以太網(wǎng)交換機設備的優(yōu)勢

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

（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(mǎn)足設備安裝在現場(chǎng)一年四季、早晚的溫度變化。

（4）通過(guò)多國船級社認證

（5）抗干擾能力強。

（6）設備平均無(wú)故障時(shí)間長(cháng)（幾十至上百年），節省投資及后期維護費用。

（7）支持工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

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

（9）支持IGMP協(xié)議，可以高效快捷的傳輸視頻源信號至多個(gè)監測位置，節省網(wǎng)絡(luò )資源。

三、網(wǎng)絡(luò )結構的優(yōu)勢

（1）支持多種網(wǎng)絡(luò )結構。

（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，網(wǎng)絡(luò )可快速自愈，保證通訊不中斷。