sistema integrado de segurança de embarcações
ICP DAS fornece uma solução completa de monitoramento para controle de danos e sistemas de segurança de embarcações, oferecendo vigilância confiável de áreas críticas como detecção de incêndio, alagamento de compartimentos e segurança de passagens. Com suporte à arquitetura CAN Bus, múltiplos protocolos de comunicação e robusta aquisição e transmissão de dados, a solução melhora significativamente a segurança e a eficiência operacional da embarcação.
sistema integrado de segurança de embarcações — Introdução
Durante a navegação, as embarcações precisam dispor de sistemas abrangentes de controle de danos e segurança a bordo para garantir a segurança da embarcação e da tripulação. O sistema de controle de danos monitora riscos que podem levar ao naufrágio, como alagamento de compartimentos, anomalias de temperatura e pressão em tubulações. Em evento de emergência, ele pode iniciar respostas correspondentes, por exemplo acionando sistemas de drenagem, bombas de incêndio e válvulas de fundo. Já o sistema de segurança a bordo monitora o estado dos equipamentos, alarmes de incêndio e portas de emergência.
Para aprimorar a segurança da embarcação, o cliente buscou atualizar seus sistemas existentes de segurança e controle de danos. A arquitetura do sistema era complexa, envolvendo subsistemas como detecção de incêndio, monitoramento de alagamento e gerenciamento de grupos geradores. Garantir a troca de dados entre esses sistemas distintos e alcançar gerenciamento centralizado constituiu um grande desafio. Em resposta, a ICP DAS forneceu controladores, módulos I/O e gateways altamente compatíveis e estáveis para construir um sistema de segurança e controle de danos mais confiável. A seguir descrevemos a solução em detalhe.
Arquitetura: Integração inteligente para monitoramento em tempo real
A arquitetura do sistema consiste em duas partes principais: o Damage Control System (DCS) e o Vessel Safety System (VSS).
1. Damage Control System (DCS)
O cliente exigiu uma arquitetura dual-CAN Bus para assegurar a transmissão contínua de dados críticos, mesmo em caso de falha em um dos canais. É utilizado um protocolo proprietário de comunicação desenvolvido pelo cliente. O sistema coleta, principalmente via caixas de aquisição de dados, sinais relacionados a alagamento de compartimentos, temperatura e pressão em tubulações. Esses sinais são transmitidos pelo protocolo CAN proprietário e integrados ao computador host do DCS. O host então se comunica com a caixa de controle para executar ações, como ativar sistemas de drenagem, bombas de incêndio, válvulas de fundo e desligamento remoto de ventiladores.
• Arquitetura Dual-CAN Bus
O sistema adota arquitetura dual-CAN Bus. Os controladores Linux-based LP-8821 e LP-8421 são usados nos subsistemas de aquisição de dados e na caixa de controle, respectivamente. Cada controlador está equipado com o módulo I-8120W 1-port CAN Programmable Module, permitindo comunicação via CAN Bus. Essa configuração permite que os controladores troquem dados com a plataforma de monitoramento do DCS através do CAN Bus.
O I-8120W é um módulo CAN Bus programável independente projetado para integrar-se à série Programmable Automation Controller (PAC) da ICP DAS. Ele permite que o controlador principal transmita e receba mensagens CAN Bus sem sobrecarregar a CPU. Em conjunto com as interfaces de comunicação do PAC — RS-232, RS-485 e Ethernet — o I-8120W funciona como um controlador de dispositivo totalmente programável. Essa solução é amplamente adotada em aplicações de sistemas CAN Bus.
• Aquisição de dados via Data Acquisition Box
Além do módulo I-8120W, o cliente também selecionou o I-87053W 16-channel Isolated Digital Input Module e o I-87017RCW 8-channel Current Input Module para coletar dados relacionados a alagamento de compartimentos, temperatura e pressão em tubulações. Esses dados são transmitidos pelo controlador LP-8821 usando o protocolo CAN proprietário do cliente para o computador host do DCS, permitindo integração centralizada.
O I-87053W 16-channel Isolated Digital Input Module dispõe de filtro passa-baixa para supressão de ruído elétrico e mecanismo de dual-watchdog. Cada canal inclui isolamento por fotocoupler e um indicador LED, sendo cada canal configurável de forma independente. Os canais digitais também podem ser usados como contadores de 16 bits.
O I-87017RCW 8-channel Current Input Module possui resistores integrados, permitindo medição direta de corrente e reduzindo custos de medição. Suporta dois modos de amostragem: modo normal e modo de alta velocidade. Cada canal pode ser configurado de forma independente com faixas de entrada selecionáveis: 0 a +20 mA, +4 a +20 mA e -20 a +20 mA.
O LP-8821 é um PAC baseado em Linux com CPU Cortex-A8, rodando kernel Linux 3.x. Suporta interfaces de comunicação como VGA, USB, Ethernet e RS-232/485. Equipado com oito slots de expansão I/O, é compatível com as séries de módulos I-8KW e I-87KW para aquisição de dados.
• Aquisição de dados da Control Box
Além do módulo I-8120W, a ICP DAS também instalou o I-87061PW 16-channel Power Relay Output Module para receber comandos de controle do computador host do DCS e acionar comutação por contato. Além disso, o controlador local LP-8421 utiliza o protocolo Modbus TCP para obter dados da caixa de aquisição — incluindo status de alagamento, leituras de temperatura e sinais de pressão — e executa funções básicas de lógica de controle local, como ativar drenagem, iniciar bombas de incêndio e controlar remotamente ventilação, garantindo operação adequada mesmo se o host não responder.
Cada canal de saída relé do I-87061PW é controlado independentemente, sem ponto COM compartilhado entre canais. O módulo suporta o protocolo DCON e possui dual watchdog, além de valores configuráveis de power-on e safe value para saída segura.
2. Vessel Safety System (VSS)
O sistema de segurança da embarcação utiliza o controlador Linux-based LP-8421 e foi projetado para integrar quatro áreas funcionais:
- Aquisição de sinais digitais I/O e sinais analógicos relacionados ao estado elétrico de equipamentos e alarmes de incêndio;
- Monitoramento do estado de portas de segurança de passagens e compartimentos;
- Monitoramento do status de equipamentos conectados via RS-485, como grupos geradores;
- Integração com o computador host do sistema de segurança da embarcação.
• Aquisição de sinais digitais/analógicos para estado elétrico e alarmes
A ICP DAS auxiliou o cliente a implantar a unidade ET-87P8-MTCP 8-slot Intelligent Ethernet I/O Expansion Unit, juntamente com módulos I-87KW — incluindo I-87053W, I-87057W e I-87017RCW. Além disso, o ET-7260 Ethernet I/O Module foi instalado para coletar sinais de estado de equipamentos, como pontos de contato, lâmpadas indicadoras, alarmes, chaves de limite de portas/janelas, botões de emergência e contatos de alarme de incêndio.
Esses sinais estão distribuídos por uma ampla área — do convés aos compartimentos inferiores — com um total de sete unidades ET-87P8-MTCP instaladas pela embarcação. Tanto o ET-87P8-MTCP quanto o ET-7260 transmitem dados ao controlador LP-8421 via Modbus TCP.
O ET-87P8-MTCP é um dispositivo de expansão I/O Modbus TCP com oito slots, suportando os módulos I-87KW sobre Ethernet. Possui duas portas Ethernet e permite topologia em daisy-chain, simplificando cabeamento centralizado. Além de Modbus TCP e Modbus RTU/ASCII, oferece funcionalidade de gateway Modbus TCP para RTU.
O I-87057W 16-channel Isolated Digital Output Module fornece proteção contra sobretensão, sobrecarga e curto-circuito, permite configurar Power-On Values e Safe Values, suporta até 100 mA por canal, isolamento por optoacoplador, proteção ESD de 4 kV e isolamento intra-módulo de 3750 Vrms.
O ET-7260 Ethernet I/O Module integra um switch Ethernet de 2 portas, 6 canais de entrada digital e 6 canais de saída por relé de potência.
• Monitoramento do estado de portas de passagem e compartimentos (CANopen)
Para áreas críticas como portas de passagem e compartimentos de segurança, o cliente exigiu transmissão de sinais via protocolo CANopen. Para isso foram implantados o I-8123W 1-Port High-Performance Intelligent CANopen Master Module, o CAN-2057C 16-channel Isolated Digital Output Module (slave CANopen) e o CAN-8423 Remote I/O Unit com 4 I/O slots (slave CANopen) pareado com módulos I-87KW para aquisição de sinais de contato das portas de segurança.
O I-8123W fornece capacidade de comunicação para dispositivos slave CANopen, com porta dedicada CAN Bus suportando uma ampla gama de aplicações CANopen. O CAN-2057C é um módulo de saída digital de 16 canais (saída open-collector) apropriado para acionar relés ou cargas resistivas, permitindo montagem rápida de redes CANopen quando pareado a um master compatível.
O CAN-8423 Remote I/O Unit com 4 slots oferece expansão flexível com módulos I-87KW e I-8000, suportando amplas necessidades analógicas e digitais em protocolos CANopen.
• Monitoramento de equipamentos RS-485, por exemplo grupos geradores
Grupos geradores e outros equipamentos usam interface RS-485 (protocolo Modbus RTU). Para permitir que o LP-8421 monitore esses equipamentos em tempo real via Ethernet (Modbus TCP), o cliente implantou o PDS-5105D-MTCP Programmable Serial-to-Ethernet Device Server.
A série PDS Series Programmable Serial-to-Ethernet Device Servers possui sistema operacional MiniOS7 de alto desempenho que inicializa em 1 segundo, inclui função gateway Modbus TCP para Modbus RTU/ASCII e permite conectar dispositivos seriais RS-232/485/422 a redes Ethernet. São compatíveis com a maioria dos sistemas SCADA/HMI que utilizam Modbus TCP.
O PDS-5105D-MTCP selecionado oferece uma porta RS-232/485 e até nove portas RS-485, ideal para aplicações que requerem conectar muitos sensores, medidores ou dispositivos seriais. Inclui switch Ethernet de 2 portas para simplificar cascata de dispositivos Ethernet e reduzir a complexidade de cabeamento e custo de instalação. Além disso, suporta a função LAN Bypass, que ativa automaticamente em caso de falha de energia para manter a transmissão de dados ininterrupta.
• Integração com o computador host do Vessel Safety System
O controlador LP-8421 transmite todos os dados de monitoramento ao computador host do sistema de segurança da embarcação via Modbus TCP, permitindo monitoramento centralizado e análise a nível de aplicação.
Benefícios do sistema integrado de segurança de embarcações
- A solução ICP DAS possibilita monitoramento em tempo real dos sistemas de segurança e controle de danos da embarcação, elevando significativamente a segurança global.
- A ICP DAS oferece controladores, módulos I/O e gateways altamente compatíveis e confiáveis para integrar múltiplos sistemas da embarcação — incluindo detecção de incêndio, monitoramento de alagamento e gerenciamento de grupos geradores — facilitando a gestão centralizada.
- Além do host de DCS existente, a ICP DAS implementou controle lógico local por meio de uma caixa de controle adicional. Esta unidade local recupera dados via Modbus TCP e coordena autonomamente drenagem, bombas de incêndio, válvulas de fundo e ventilação, proporcionando controle redundante caso o host não responda em emergências.
Linha CAN da ICP DAS — soluções completas
A ICP DAS tem décadas de experiência em CAN Bus e oferece uma linha completa de soluções CAN/DeviceNet/CANopen/J1939, incluindo placas PCI, conversores Fieldbus, PACs, gateways e módulos remotos I/O — projetados para aquisição e processamento de dados, extensão de distância de transmissão, conversão de interface e supressão de ruído.
Além disso, a ICP DAS disponibiliza um amplo conjunto de recursos de software — ferramentas de desenvolvimento, APIs, programas de exemplo, OPC, componentes ActiveX e drivers de terceiros — que permitem desenvolvimento rápido e eficiente de sistemas de monitoramento robustos.
• Conversores CAN Bus
Os conversores CAN Bus da ICP DAS permitem conversão entre CAN Bus e diversas interfaces, incluindo serial, USB e Ethernet, facilitando a gestão e integração de dispositivos com diferentes interfaces de comunicação.
• PACs da série CAN
A ICP DAS introduziu PACs da série CAN como I-7188XBD-CAN, uPAC-7186EXD-CAN e uPAC-5001D-CAN2. Esses controladores suportam múltiplos periféricos e portas de comunicação (CAN Bus, RS-232, RS-485, Ethernet) e rodam MiniOS7, permitindo desenvolvimento de aplicações em C/C++.
Para mais informações sobre produtos CAN Bus da ICP DAS visite: https://www.icpdas.com/en/product/guide+Industrial__Communication+Fieldbus__Communication+CAN__Bus
Conclusão
As soluções ICP DAS entregam estabilidade e escalabilidade, apoiadas por um portfólio abrangente e serviço one-stop. Com o planejamento especializado da equipe técnica, este projeto melhorou com sucesso a integração e a confiabilidade do monitoramento em tempo real dos sistemas de segurança da embarcação, promovendo uma evolução significativa na segurança dos equipamentos.
Adicionalmente, a ICP DAS oferece soluções personalizadas para requisitos específicos de aplicação, atendendo diversas indústrias e trabalhando junto aos clientes para alcançar resultados excelentes.
Produtos relacionados
