文献综述
1.1研究背景
随着科学技术的进步，尤其是电子技术的发展，船舶上也大量使用自动化装置，液位遥测系统作为船舶自动化设备的一部分，越来越受到瞩目[1]。
液位遥测系统是液货船的核心系统，它的测量精度、稳定性和可靠性直接关系到船舶在海上的安全航行[2]。通过液位遥测系统可以监控船舱的液位、舱容、温度、压力等参数并对异常情况进行报警。其中，液位和舱容值是船舶监测参数中的一项重要指标，通过调节船舱的液位值可以改变船舶的运行姿态[3]。整个液位遥测系统由测量装置（液位、压力、温度传感器等）、处理模块和自动化电脑组成。测量装置分布在各个测量位置上，将测得的相关信号输入给处理模块，模块将信号转换为相应数据输入给液位遥测电脑（或自动化电脑），然后由电脑对数据进行计算和修正，最后将结果呈现给用户[4]。
1.2国内外研究现状
目前，随着船舶自动化程度的不断提高，液位遥测系统得到了迅猛发展，不仅国外有较为成熟的技术，比如丹麦的 DAMCOS 公司、挪威的 KMSS 公司、英国的 Transas 公司和德国的 STN 公司，国内在这方面的研究工作也不断取得进展，逐步打破了该系统一直依赖进口的局面，填补了国内空白[5]。清华大学在高精度的液位计研究方面具有领先的技术，主要偏重于研究静压储罐智能监测系统[6]，武汉大学研制了光纤液位测量系统[7]，东南大学则另辟蹊径，应用机械数控技术与光传感器检测技术相结合，研究高精度液位测量技术，并取得了可喜的成果[8]。相关的船舶配套设备生产公司对液位遥测系统也进行了相应的研究，比如中船重工、江苏远望仪器有限公司、南通海狮船舶机械有限公司、烟台东泽电气科技有限公司等公司都对液位遥测系统进行了深入的研究并陆续形成了一定的研究成果。
工程应用中液位的测量常用方法主要有超声波、雷达、红外测距、机械浮子、压力传感器测距等几种[9]。经过用户多年的比较筛选,目前压力传感器式和雷达式在液位测量领域中占了主导地位。其代表产品是挪威公司SKAPRENORD的CARGOMASTER和瑞典SAAB公司的SAABRADAR[10]。新一代CARGOMASTER,在一个系统中可单独配用压力传感器或配用压力传感器加雷达构成完整系统。它综合了两种测量方法的优点,便于用户根据船型和使用要求选配。
PLC 是可编程序控制器(Programmable Logical Controller)简称。PLC 是在现代化社会的进程中，在传统继电器控制的基础上产生的一种新型工业控制装置，其在工业控制领域是一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化行业的重要支柱之一[11]。西门子PLC的应用特点主要体现在两个方面，第一个方面是硬件功能丰富、适用性广。另一方面的特点是西门子PLC使用方便，集成度高，从普通的输入输出信号到复杂精准的定位控制，西门子都配备有相关的硬件功能模块，再加以软件上各系统配置功能模块的使用，使得许多复杂的控制在西门子PLC的配套运用下变得简单易用[12]。
西门子 PLC 与 HMI 实现通信的方法比较多，在工作中比较常用的有以下三种方式，分别为：以太网通讯方式，MPI 通信方式以及 PROFIBUS-DP 通讯方式[13]。这三种方式中应用比较广泛的主要为以太网通讯方式，此方式与西门子 PLC 之间的通讯有着低成本、高速度以及安装简单的优势，以实际工作中应用的场景范围比较大。以太网通讯方式能够满足参数刷新率比较高的工作场景，比较适合使用在产品测试以及相关控制阶段。通过以太网实现西门子 PLC 与 HMI 的通信对二者的应用有着重要的意义。
MCGS 是一套基于 Windows 操作系统、用于快速读写监控系统数据的组态软件系统，能够为用户提供监控现场的数据采集、数据更新、历史数据记录分析服务，能够对超过数据规定范围的异常现象进行报警，对数据要求的环境进行安全控制[14]。MCGS采用了“面向窗口”的设计方法,以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，增加了可视性和可操作性，从而使的组态工作既简单直观，又灵活多变[15]。
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