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研究生:利文仁
研究生(外文):Wen-Jen Li
論文名稱:基隆廠150噸吊車之遠距監視系統設計
論文名稱(外文):Remote SCADA system design for 150T LLC
指導教授:黃道祥黃道祥引用關係
指導教授(外文):Daw-Shang Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:輪機工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:150噸懸臂式吊車故障診斷系統遠端監視通用監視平台
外文關鍵詞:150 Tons Level Luffing cranefault monitoringremote monitoringwireless
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150噸懸臂式吊車是台船基隆廠重要的生產設備,如果吊車出現故障而不能盡快排除,將對廠內吊放作業造成重大影響,包含工期的拖延以及衍生的停工損失,故吊車的監視及故障診斷系統之設置實有其必要。由於廠區之範圍廣闊,為了能即時的掌握吊車的運轉資訊,本研究利用LabVIEW軟體進行遠端監視與管理系統的設計。整體的設計包含監視與故障診斷系統平台、診斷資訊之傳輸、遠端監視與管理中心等三大部分,當吊車出現故障時利用無線網路之方式發出警訊給相關單位,讓管理者透過網路可立即掌握故障的資訊,以便及早因應處理並派專員修理,且本監視系統會將其警報自動記錄以提供未來進行維修保養時的依據。其中在監視中心的監視管理系統將設計成一個通用的監視平台,未來並可加惠推廣應用於基隆廠其他重要的生產作業設備,以提高台船公司基隆廠的生產力與競爭力。
One of the most important facilities in Keelung CSBC is the 150 tons level luffing crane. Any malfunctions of the crane would cause serious delay and corresponding losses to CSBC and their customers. It is necessary to have a fault monitoring and analyzing system to assure its normal operation. For the purpose of knowing its operation information in such a broad facility field, design of remote monitoring and controls were considered in this project. An overall design includes the platform of a fault monitoring and analyzing system, transmission of diagnosis information, and remote monitoring and controls. Using wireless internet links the crane and control room. Giving alarm whenever a fault occurred allows manager information regarding this malfunction. Keep the first hand information and handle it as soon as possible.
This platform could later be expanded to monitoring all often important facilities in the Keelung CSBC to increase their competition and production.
中文摘要…………………………………...…………………….I
Abstract…………………………………………………………..II
目錄……………………………………………………………..III
圖目錄………………………………………………………..…VI
表目錄………………………………………………………...VIII

第一章 緒論………………………………...………………..1
1.1 研究背景…………………………………………...1
1.2 研究動機…………………………………………...2
1.3 研究方法…………………………………………...3
1.4 論文架構…………………………………………...8
第二章 吊車控制系統.…..…………………………………..9
2.1 150噸吊車控制系統介紹…………………………9
2.2 更換PLC控制器期間發生之問題……………….15
2.3 150噸吊車控制警報系統評估………………..…17
2.3.1 底層控制系統評估……………………………….17
2.3.2 上層機房控制系統評估………………………….18
第三章 遠端監視系統規劃設計……………………………20
3.1 遠距監視之目的………………………………….20
3.2 LabVIEW圖控程式簡介…………………………20
3.2.1 LabVIEW介紹……………………………………20
3.2.2 資料擷取之基本觀念…………………………….21
3.3 遠距監視系統設計……………………………….22
3.3.1 監視與警報點之規劃……………………………22
3.3.2 圖形式畫面設計………………………………….22
3.3.3 監視系統架構…………………………………….23
3.4 監視系統設計運算流程………………………….25
3.5 OPC Server簡介………………………………….26
3.6 SCADA介紹……………………………………...27
3.7 監控程式畫面…………………………………….28
3.7.1 主畫面…………………………………………….28
3.7.2 吊車監視畫面…………………………………….29
第四章 通訊系統規劃設計………………………….………33
4.1 台船基隆廠之通訊環境分析……………....…….33
4.2 通訊系統建構之考慮………………...…….…….37
4.2.1 IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g簡介...38
4.2.2 IEEE 802.11a/b/g的比較…………………....……39
4.2.3 無線區域網路(WLAN)架構………………….....40
4.2.4 基礎網路架構(Infrastructure)模式……………..….....40
4.2.5 無基礎網路架構(Ad-Hoc)………………………......41
4.3 台船基隆廠無線設備使用之天線介紹……….…42
4.3.1 天線簡介…………………………………...……..43
4.3.2 天線參數簡介……………………………...……..43
4.4 無線通訊設備之選用…………………….…..…..46
4.4.1 使用之無線基地台…………………………..…...46
4.4.2 使用之天線規格………………………………….48
4.5 實際架設時所遇之問題及其解決方法…...……..51
第五章 結論與後續研究之建議……………………….……52
5.1 結論……………………………………………….52
5.2 後續研究之建議………………………………….53
參考文獻………………………………………………………..54

圖目錄
圖1-1 150噸吊車PLC配置圖……...……………………..…4
圖1-2 網路資料傳輸架構圖.......................6
圖2-1 150噸懸臂式吊車…………………………………….9
圖2-2 吊車馬達控制電路圖………………………………..11
圖2-3 吊車外加電阻控制電路圖…………………………..12
圖2-4 吊車馬達正逆轉與速度控制電路圖...……………...13
圖2-5 吊車控制用PLC輸入輸出連接電路圖……………..14
圖3-1 監視系統架構圖.............................................24
圖3-2 監控系統設計運算流程圖…………………………..25
圖3-3 監視系統主畫面……………………………………..29
圖3-4 監視系統主、輔吊監視畫面…………………………30
圖3-5 監視系統吊桿、迴旋監視畫面………………………30
圖3-6 監視系統行走、高壓動力盤監視畫面………………31
圖3-7 警報紀錄畫面………………………………………..31
圖3-8 E-mail信箱發送警報畫面…..………………………32
圖4-1 基隆廠廠區圖………………………………………..33
圖4-2 位於管理中心屋頂之高功率電力設備……………..34
圖4-3 基隆廠區內高廠房之鐵皮屋頂……………………..36
圖4-4 Infrastructure Mode示意圖…...……………...……...41
圖4-5 Ad-Hoc Mode示意圖…………..……………………42
圖4-6 常見之天線型式……………………………………..45
圖4-7 AP Mode……………………...………………………47
圖4-8 Bridging Mode………………...……………………..47
圖4-9 全向性天線性能表與收發角度……………..………48
圖4-10 全向性天線輻射圖…...……….....…....……………..49
圖4-11 指向性天線性能表與收發角度..….....……………...50
圖4-12 指向性天線輻射圖……………..…………………....50

表目錄
表4-1 各障礙物對於電波的影響…………………………..36
表4-2 802.11a/b/g特性表…………...……………………....39
表4-3 D-Link DWL-2700AP outdoor 802.11g通訊模式.....46
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