船艦安全系統整合與監控解決方案
泓格科技為客戶提供損害管制系統與艦載安全系統監控解決方案，針對船舶的火警監控、艙室浸水、通道安全等關鍵項目進行可靠的監控。透過 CAN Bus 總線、多種通訊協定支援，以及穩固的數據採集與通訊能力，成功提升船艦的安全性與維運效率。
案例介紹
船舶在航行過程中，必須具備完善的損害管制系統 (損管系統) 與艦載安全系統，才能確保船隻的安全。損害管制系統負責監控潛在的沉船風險因素，包括艙室浸水、溫度、管壓等數據，並針對危機情況進行相應的措施，例如連動排水、消防泵等。艦載安全系統則涵蓋設備、火警、安全門等狀態監測。
為了提升船艦的安全性，客戶想要升級原有的艦載安全系統與損害管制系統。然而，艦載系統架構複雜且涉及多個子系統，包括火警監控、艙室浸水監測、發電機組管理等，不同系統間的數據交換與集中管理是一大難題。泓格針對以上需求提供相容性高且運作穩定的控制器、I/O 模組、閘道器等來協助客戶打造更可靠的艦載安全系統與損害管制系統。詳細的案例說明如下。
船艦安全系統智慧整合 即時監控全面升級
此系統架構可以拆成兩個部分: 損害管制系統與艦載安全系統。
一、損害管制系統（損管系統）
客戶要求此系統必須配有雙路 CAN Bus 總線，確保關鍵數據即使在單一路徑失效時仍可正常傳輸，通訊協定則使用客戶專有的協定。此系統主要透過數據採集箱採集艙室浸水、溫度和管壓訊號，並經由專用的 CAN 協議與損管系統的上位機整合，再由上位機連動調理箱，以觸發排水、消防泵、艦底閥門、風機遙切等動作。
雙路 CAN 總線
此系統規劃採雙路 CAN Bus 架構，在採集箱與調理箱系統中分別選用泓格的 LP-8821 和 LP-8421 Linux 控制器，並搭配 I-8120W 1埠智能型可編程 CAN Bus 介面擴充模組，讓控制器具備 CAN Bus 通訊埠。藉由上述設計，控制器可透過 CAN Bus 與損管系統監控台進行資料交換。
I-8120W 是獨立的 CAN Bus 通訊模組，能搭配泓格 PAC 系列控制器，在不增加主控制器 CPU 負載的情況下，讓主控制器發送與接收 CAN Bus 訊息。此外，I-8120W 搭配主控制器豐富的通訊功能，如 RS-232 / RS-485 / Ethernet 等介面，即可成為可編程的設備控制器，目前已廣泛運用於各式 CAN Bus 系統中。
採集箱數據監控
除了 I-8120W 模組之外，客戶亦選用了I-87053W 16通道隔離型數位輸入模組和 I-87017RCW 8通道電流輸入模組，以採集艙室浸水、溫度監測、管壓訊號等數據。這些數據，可經由 LP-8821 Linux 控制器，透過客戶專用的 CAN 協議，回傳至損管系統的上位機進行整合。
I-87053W 16通道隔離型數位輸入模組支援濾除電氣雜訊的低通濾波器功能和雙看門狗機制。每個通道皆具備光耦合隔離器和 LED 指示燈，並可獨立設置，數位輸入通道則可另作為計數器使用。
I-87017RCW 8通道電流輸入模組內建電阻器，能夠直接進行電流的量測，大幅簡化電流量測成本，並提供兩種取樣模式: 一般模式和高速模式。每個通道皆可獨立設定電流的量測範圍，輸入範圍有以下幾種可供選擇: 0 ~ +20 mA、+4 ~ +20 mA、-20 mA ~ +20 mA。
LP-8821 是一個可編程自動化控制器，搭載 Cortex-A8 CPU、Linux 內核3.x 版本的操作系統、多種通訊接口 (VGA、USB、乙太網路、RS-232/485)和 8 個 I/O 擴充插槽，可搭配泓格的 I-8KW 系列與 I-87KW 系列 I/O 模組做為資料擷取用。
調理箱數據監控
除了 I-8120W 模組之外，泓格也為客戶安裝 I-87061PW 16 通道的功率繼電器輸出模組，用於接收損管系統上位機的指令，以觸發接點開關。同時，泓格本地端的 LP-8421 Linux 控制器，可透過 Modbus TCP 通訊方式，取得採集箱的資訊，包括: 採集艙室浸水、溫度監測、壓力訊號。最後，進行簡單的本地端邏輯運算控制，如: 排水連動、消防泵啟動、風機遙控等，確保各項運作正常，避免客戶原有的上位機沒有發生動作。
I-87061PW 16 通道功率繼電器輸出模組的每個繼電器輸出通道均為獨立輸出，不與其他通道共用 COM 點。I-87061PW 支援 DCON 通訊協議，並提供雙看門狗機制、上電值 (Power-on Value) 和安全值 (Safe Value) 輸出設定功能。
二、艦載安全系統：
艦載安全系統使用泓格的 LP-8421 控制器，該系統設計整合了四個領域:
- 設備電氣、火警狀態之數位輸入/輸出、類比輸入訊號的採集
- 通道及艙室安全門狀態監測
- 發電機組等 RS-485 設備狀態監測
- 艦載安全系統上位機的整合
設備電氣、火警狀態之數位輸入/輸出、類比輸入訊號的採集
泓格替客戶建置 ET-87P8-MTCP 8槽智能乙太網 I/O 擴充單元搭配 I-87KW系列 I/O 擴充模組，包括: I-87053W 16通道隔離型數位輸入模組、I-87057W 16通道隔離型數位輸出模組和 I-87017RCW 8通道電流輸入模組，並安裝 ET-7260 網路型 I/O 模組，以採集設備的電氣狀態訊號，包括: 設備接點、指示燈、警報、門窗限位開關、緊急開關等，以及火警接點狀態訊號。這些訊號分布廣泛，從甲板到船倉皆有，一共配置 7 台 ET-87P8-MTCP 8槽智能乙太網 I/O 擴充單元。ET-87P8-MTCP 和 ET-7260 皆透過 Modbus TCP 將數據回傳給 LP-8421 控制器。
ET-87P8-MTCP 8 槽智能乙太網 I/O 擴充單元是 Modbus TCP I/O 擴充單元，具備 8 個 I/O 插槽，可以透過乙太網路擴充泓格的 I-87KW 系列 I/O 模組，以應付工業現場的各式監控應用。它提供兩個乙太網路端口，可建構菊花鏈拓撲，讓多個 ET-87P8-MTCP I/O 擴充單元相互串聯或與其他乙太網設備串聯，以集中配線。此外，ET-87P8-MTCP 8 槽智能乙太網 I/O 擴充單元支援 Modbus TCP、Modbus RTU/ASCII 通訊協定，並具備 Modbus TCP 轉 Modbus RTU 閘道器功能。
I-87057W 16通道隔離型數位輸出模組具備過電壓、過載與短路保護功能，可以設定上電輸出值 (Power-on Value) 和安全輸出值 (Safe Value)。所有通道皆可驅動 100 mA 負載、具備光耦合隔離器、4 kV ESD 靜電防護和 3750 Vrms 模組內隔離保護功能，在工業應用中提供良好的抗雜訊干擾能力。此外，每個通道還提供 LED 指示燈，能清楚顯示每個數位通道的輸出狀態。
ET-7260 網路型 I/O 模組提供 2埠乙太網路交換器、6 通道數位輸入與 6通道功率繼電器功能。
通道及艙室安全門狀態監測
在重點區域，例如: 通道及艙室的安全門，客戶要求必須使用 CANopen 協議傳送訊號，因此採用 I-8123W 高速單通道智能型 CANopen 主站模組，並搭配 CAN-2057C 16通道隔離型數位輸出模組 (CANopen 從站) 與 CAN-8423 4槽擴充單元 (CANopen 從站) + I-87KW 系列 I/O 模組採集安全門的接點訊號。
I-8123W 高速單通道智能型 CANopen 主站模組可為 CANopen 從站設備提供通訊功能，且具備一個獨立 CAN Bus 通訊埠，能夠滿足許多 CANopen 的應用，並可安裝在泓格 PAC 系列產品上使用，目前已廣泛的應用於工業自動化、樓宇自動化、車輛、海事設備、嵌入式控制系統等領域。
CAN-2057C 16通道隔離型數位輸出模組 (CANopen 從站) 具有 16 個開集式 (open-collector) 的匯端 (Sink) 隔離型數位輸出通道，可應用於不同類型的架構上，例如驅動繼電器、連接電阻負載等。透過泓格科技或其他廠牌的 CANopen 主站，用戶能快速建立符合應用需求的 CANopen 網路。
CAN-8423 4槽擴充單元 (CANopen 從站) 專為 CANopen 從站協議所設計，提供 4 個 I/O 插槽讓使用者彈性擴充泓格 I-87KW 和 I-8000 系列類比或數位 I/O 模組，以滿足各式應用需求。
發電機組等 RS-485 設備狀態監測
船艦上的發電機組與部分設備使用 RS-485 (Modbus RTU 通訊協定) 進行通訊，為了讓主控器 LP-8421控制器能透過乙太網路介面 (Modbus TCP 通訊協定) 即時監測設備資料，客戶採用 PDS-5105D-MTCP 可編程串列設備服務器來達成目的。
PDS 系列可編程串列設備服務器內嵌的高效能 MiniOS7 啟動模組只需要 1 秒的時間，且具備 Modbus TCP 轉 Modbus RTU/ Modbus ASCII 的閘道器功能，可以讓 RS-232/485/422 串列設備連上乙太網路，並支援多數使用 Modbus TCP 協定的 SCADA 和 HMI 系統。
此案例所使用的 PDS-5105D-MTCP 提供 1 個 RS-232/485 和高達 9 個 RS-485通訊埠，適合需要連接大量感測器、儀表或其他串列裝置的應用，且還具有 2埠乙太網路交換器，能夠簡化串聯的網路設備佈線，減少額外網路交換器需求，降低成本。此外，PDS-5105D-MTCP 具有 LAN Bypass 功能，如模組在傳輸中因電源故障而斷電，LAN Bypass 功能會自動啟用，繞過受影響的模組，讓資料傳輸能維持正常運作不被中斷。
艦載安全系統上位機的整合
LP-8421 控制器負責將所有監測數據，透過 Modbus TCP 通訊協定傳到艦載安全系統的主控台，進行資料監控和應用分析。
泓格產品為此案例帶來的效益
1. 泓格解決方案針對艦載安全系統與損害管制系統進行即時的監控，有效提升船艦的安全性。
3. 除了船艦上原有的損管系統上位機控制，泓格協助增設損管系統調理箱的本地端邏輯控制，透過 Modbus TCP 取得採集箱資訊，並連動排水控制、消防泵、艦底閥門、風機機制等，避免緊急情況發生時損管系統上位機沒有作動，進一步加強整體安全機制的可靠性。
泓格一站式 CAN 系列產品線
CAN 總線轉換器:
泓格科技所開發的 CAN Bus 總線轉換器能夠進行 CAN Bus 總線與串列埠、USB、Ethernet 介面之間的訊號轉換，透過選擇適當的 CAN Bus 總線訊號轉換器，使用者可輕鬆管理並整合不同通訊介面的設備。
CAN 系列可程式自動化控制器 (PAC)
泓格推出三款 CAN 系列 PAC，包括: I-7188XBD-CAN、uPAC-7186EXD-CAN 與 μPAC-5001D-CAN2，它們可以搭配多種外部設備及通訊連接埠來整合各式通訊設備，例如 CAN Bus 總線、RS-232、RS-485、乙太網設備等。為了提高模組的開放性及應用的靈活性，泓格 PAC 提供 MiniOS7 作業系統，使用者可以透過 C/C++ 編輯器來開發應用程式。
更多 CAN Bus 系列產品資訊請參考泓格科技官網:
https://www.icpdas.com/tw/product/guide+Industrial__Communication+Fieldbus__Communication+CAN__Bus
結語
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