漁輪，尤其是海洋漁輪，工作環(huán)境相當(dāng)惡劣、風(fēng)浪、振動(dòng)和海上長(zhǎng)時(shí)間的孤獨(dú)，甲板上和艙內(nèi)的傳統(tǒng)技術(shù)同樣面臨著挑戰(zhàn)。據(jù)航海電工Fred Hansford說(shuō)，船上的電氣系統(tǒng)會(huì)經(jīng)受到真正意義上的考驗(yàn)。曾經(jīng)有位航海電器工程師這樣說(shuō)過(guò)：“如果您想在惡劣環(huán)境中試驗(yàn)什么，那么，就到漁輪上來(lái)吧！”
就在這樣充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中，新西蘭的Simunovich漁業(yè)公司成功地采用羅克韋爾自動(dòng)化的技術(shù)，在它迄今為止最先進(jìn)的漁輪——海洋和風(fēng)號(hào)上裝備了基于DeviceNet的SCADA和分布式人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)。Simunovich漁業(yè)公司有著長(zhǎng)期的創(chuàng)新傳統(tǒng)。它成立于1960年，是新西蘭海洋捕撈業(yè)的創(chuàng)始人之一。今天，Simunovich運(yùn)作著新西蘭最大的私營(yíng)漁輪隊(duì)，是重要的日本市場(chǎng)鮮魚(yú)的重點(diǎn)供應(yīng)商。
海洋捕撈業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)一樣，都具有其固有的傳統(tǒng)習(xí)慣，一開(kāi)始并不對(duì)PLC /DeviceNet/ SCADA技術(shù)表現(xiàn)出特別的興趣，因此，技術(shù)在全球捕魚(yú)業(yè)的甲板/機(jī)場(chǎng)控制中并不流行PLC/DeviceNet/SCADA 的監(jiān)控模式。在過(guò)去的五年里，Simunovich漁業(yè)公司的電氣工程師John Wright和他的小組改變了這一趨勢(shì)，他們將PLC——常見(jiàn)的Allen-Bradley SLC系列小型邏輯控制器用在了Simunovich的漁輪甲板上，進(jìn)行范圍較廣的控制和監(jiān)視。他說(shuō)，“就我們所見(jiàn)，Allen-Bradley擁有我們所需要的最好的軟硬件組合。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用SLC進(jìn)行控制事實(shí)上可以使機(jī)器變得更加可靠。SLC控制器本身從未出過(guò)故障。”
海洋帶來(lái)的挑戰(zhàn)
Wright指出了出海漁輪電氣系統(tǒng)所面臨的無(wú)數(shù)挑戰(zhàn)。它們包括粗調(diào)發(fā)電機(jī)和蓄電池供電、濕度、以及漁輪航行在洶涌浪濤中時(shí)所要經(jīng)歷的強(qiáng)烈的振動(dòng)和撞擊力。最重要的是，深海捕撈操作要求一種全新水平的可靠性。象海洋和風(fēng)號(hào)這樣的漁輪要離岸幾千公里，為期幾個(gè)星期、甚至幾個(gè)月，而出海的船員們卻沒(méi)有太多的電氣自動(dòng)化知識(shí)。船員們的主要目標(biāo)是保證船上捕魚(yú)的質(zhì)量。當(dāng)船上捕到了價(jià)值上百萬(wàn)美元的水產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)如冷凍壓縮機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行就成了保證水產(chǎn)品在到達(dá)目的地時(shí)仍能保持其良好狀態(tài)的極其重要的一環(huán)。盡可能減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間也是極為重要的。以海洋和風(fēng)號(hào)來(lái)說(shuō)，它在大約三個(gè)星期的捕撈周期內(nèi)能夠裝載800噸水產(chǎn)，每噸水產(chǎn)價(jià)值1300至390美元，因此，每天的停機(jī)費(fèi)用將高達(dá)15000美元。這樣的漁輪輕易不能停機(jī)。
船艙里的火災(zāi)
Simunovich漁業(yè)公司于1998年收購(gòu)了海洋和風(fēng)號(hào)，這艘漁輪給Simunovich漁業(yè)公司帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。公司買(mǎi)來(lái)這艘61米長(zhǎng)的漁輪時(shí)，它還是一場(chǎng)大火之后的殘骸，需要進(jìn)行大修。Simunovich漁業(yè)公司花費(fèi)三百九十萬(wàn)美元、歷時(shí)九個(gè)月才將這艘船整修好。發(fā)生在海洋和風(fēng)號(hào)上的大火是由于海水進(jìn)入了V16柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)而引起的。大火迅速蔓延到機(jī)艙，并擴(kuò)展到后甲板，燒毀了包括價(jià)值四十三萬(wàn)美元的尼龍漁網(wǎng)在內(nèi)的后艙的所有東西。為了保證將來(lái)不再發(fā)生這樣的災(zāi)難，Wright試圖在漁輪重建其電氣系統(tǒng)的時(shí)候針對(duì)這個(gè)問(wèn)題引入一個(gè)監(jiān)控/報(bào)警方案。所面臨的挑戰(zhàn)是要開(kāi)發(fā)一套合適的對(duì)海洋作業(yè)來(lái)說(shuō)是非常寶貴的信息收集和分布式HMI系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的海上船只上都可以看到采用了硬接線的數(shù)字式警報(bào)器系統(tǒng)。而Wright發(fā)現(xiàn)這種方法有它的局限。他認(rèn)為：“報(bào)警器占用了大量空間，只能監(jiān)視一個(gè)地方，且不能監(jiān)視模擬量。要能夠知道排氣溫度，必須監(jiān)視絕對(duì)的模擬量數(shù)據(jù)。船上需要監(jiān)視的遠(yuǎn)不止是駕駛艙一處，另外，需要從機(jī)艙、制冷系統(tǒng)、火警系統(tǒng)等地方采集大量的數(shù)據(jù)——既有模擬量，又有數(shù)字量。”
分布式I/O系統(tǒng)
在任何船只上的接線系統(tǒng)都遠(yuǎn)比陸地上的硬接線系統(tǒng)貴得多和難得多。連接到多個(gè)監(jiān)控位置的幾百個(gè)硬接線點(diǎn)對(duì)于海洋和風(fēng)號(hào)來(lái)說(shuō)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，也是非常昂貴的。Wright與FHE電氣公司的Fred Hansford一道，開(kāi)發(fā)出了他所設(shè)想的能夠支持船上信息系統(tǒng)的創(chuàng)新的分布式I/O網(wǎng)絡(luò)。由八個(gè)Allen-Bradley FLEX I/O框架所組成的網(wǎng)絡(luò)分布于船上各處，由此提供了與船上系統(tǒng)相關(guān)的模擬量I/O的本地連接。FLEX I/O框架構(gòu)成從船頭到船尾的DeviceNet串行網(wǎng)絡(luò)主干線上的節(jié)點(diǎn)，而DeviceNet主干線則連接到位于控制室的Allen-Bradley的SLC主控制器。這種方法極大地減少和簡(jiǎn)化了船上的接線?；贑AN的DeviceNet可以連接大約100個(gè)模擬量I/O和300個(gè)數(shù)字量I/O——這些I/O點(diǎn)分別與船上的主引擎系統(tǒng)、給水系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)，由此在點(diǎn)到點(diǎn)I/O連線和硬件方面節(jié)省了數(shù)千美元。
功能強(qiáng)大的SLC控制器能夠?qū)Υ系臄?shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析。例如，SLC可以將船上八處排氣溫度中的每一個(gè)與計(jì)算平均值進(jìn)行比較。“如果有一個(gè)噴嘴發(fā)生故障，那么那個(gè)氣缸的排氣溫度就會(huì)低于平均值，”Wright解釋道，“我們關(guān)注溫度是否高于或低于平均值，或是熱電偶是否出了問(wèn)題。這種方法實(shí)際上可以讓我們監(jiān)視引擎內(nèi)部所發(fā)生的事情。”海洋和風(fēng)號(hào)的DeviceNet信息主干線采用了Allen-Bradley的KwikLink連接系統(tǒng)，它通過(guò)扁平四芯電纜和絕緣置換連接器（IDC）提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的、模塊化的DeviceNet系統(tǒng)。該系統(tǒng)能明顯減少在勞力和材料方面的開(kāi)支，并可以在不切斷主干線的情況下方便而又快捷地在海洋和風(fēng)號(hào)的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上添加新的節(jié)點(diǎn)和刪除廢棄節(jié)點(diǎn)。
甲板上的人機(jī)界面（HMI）
海洋和風(fēng)號(hào)上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)分布式的HMI系統(tǒng)顯示出來(lái)，該系統(tǒng)包括四個(gè)各自獨(dú)立的Allen-Bradley PanelView圖形化操作員接口——分別位于漁輪的駕駛艙、控制室、工程師艙和助手艙。全組態(tài)屏幕提供了關(guān)于船上各處控制系統(tǒng)的完整“畫(huà)面”，顯示屏幕可自動(dòng)切換以顯示最高優(yōu)先級(jí)的報(bào)警信號(hào)。DeviceNet可以將智能設(shè)備的診斷信息——如輸入模塊出現(xiàn)故障——快速地傳遞到各個(gè)PanelView終端。這樣就可以將至關(guān)重要的運(yùn)行信息快速地傳遍整個(gè)海洋和風(fēng)號(hào)。Wright說(shuō)：“以前，問(wèn)題不能這么迅速地發(fā)現(xiàn)，因此造成故障修復(fù)延遲，這樣就有可能損壞船上的設(shè)備，而現(xiàn)在，報(bào)警信息可以在四個(gè)不同的地方看到——這就保證了快速響應(yīng)。”
PanelView HMI/分布式I/O系統(tǒng)使得Simunovich在擴(kuò)展和開(kāi)發(fā)SCADA和HMI系統(tǒng)方面擁有了幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的能力。這是一個(gè)非常重要的特性，因?yàn)榇闲畔⒌囊竺恐軙?huì)有相應(yīng)變化。自從該系統(tǒng)在1999年十二月完成之后，至今已經(jīng)有包括引擎轉(zhuǎn)速（RPM）和軸轉(zhuǎn)速（RPM）測(cè)量數(shù)據(jù)在內(nèi)的無(wú)數(shù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)添加到了這個(gè)系統(tǒng)。這些變化又簡(jiǎn)單又方便，在新的I/O添加進(jìn)來(lái)時(shí)只需要很少的連線，而數(shù)據(jù)顯示情況的增加則只需要在組態(tài)屏幕時(shí)作些更改而已。信息共享也是既簡(jiǎn)單又直接。海洋和風(fēng)號(hào)的海水監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供主引擎冷卻通風(fēng)口處的海水的情況，它最初安裝時(shí)出于工程目的，且只在機(jī)艙顯示。后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)有關(guān)海水情況的數(shù)據(jù)對(duì)于舵手定位捕魚(yú)目標(biāo)來(lái)說(shuō)是非常有用的環(huán)境數(shù)據(jù)。在屏幕上進(jìn)行簡(jiǎn)單的重新組態(tài)之后，有關(guān)海水的數(shù)據(jù)就可以在駕駛艙內(nèi)的HMI上顯示了。
未來(lái)的前景
在整修完成以后一年多的時(shí)間里，海洋和風(fēng)號(hào)沒(méi)有錯(cuò)過(guò)任何一次運(yùn)作機(jī)會(huì)。它的船上SCADA系統(tǒng)室的船員們始終了解漁輪的運(yùn)行信息，將漁輪的停機(jī)（船）時(shí)間保持在最短。Wright說(shuō)，“系統(tǒng)提供了百分之一百的可靠程度，這就相當(dāng)于百分之一百的可用捕魚(yú)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了百分之一百的潛在收益。”該系統(tǒng)也曾避免了至少一次大修。“我們注意到主引擎的排氣溫度高于它們應(yīng)該的溫度，”Wright解釋說(shuō)，“當(dāng)時(shí)，有人表示懷疑，但是，我們用手持溫度計(jì)檢查了主引擎的排氣溫度。SCADA系統(tǒng)是正確的——我們正在超負(fù)荷運(yùn)行。”一次快速的決策延長(zhǎng)了引擎的壽命，并避免了價(jià)值十七萬(wàn)兩千美元的引擎大修。Wright相信：“這標(biāo)志著海洋和風(fēng)號(hào)步入了信息化的未來(lái)，這也是Simunovich漁業(yè)公司根據(jù)漁輪情況進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)的標(biāo)志。維護(hù)管理是一件大事，以前常常是定期大修和停機(jī)維護(hù)，而現(xiàn)在，定期維護(hù)將成為歷史，根據(jù)漁輪情況進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)和庫(kù)存管理是今后將采用的方法。”
海洋和風(fēng)號(hào)的船上信息系統(tǒng)為這樣的維護(hù)計(jì)劃提供了全部的重要信息。一個(gè)關(guān)于系統(tǒng)情況的日益豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)將成為預(yù)見(jiàn)未來(lái)的理想基礎(chǔ)，這將會(huì)使得海洋和風(fēng)號(hào)只會(huì)偶爾出現(xiàn)在港口——其余時(shí)間都在海上，“正在捕魚(yú)”！