船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其主要由相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元、調(diào)速單元組成，它們之間通過(guò)雙冗余CAN總線相連，其中監(jiān)測(cè)報(bào)警單元除具有常規(guī)的柴油機(jī)啟停操作和參數(shù)報(bào)警功能以外，還具備瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)功能，能在線監(jiān)測(cè)柴油機(jī)各缸工作平衡性；監(jiān)測(cè)報(bào)警單元產(chǎn)生的報(bào)警或停車信息既可通過(guò)雙冗余CAN總線傳輸至安保單元，再由安保單元的MODBUS總線傳輸?shù)斤@示單元進(jìn)行顯示，也可通過(guò)自帶的RS485總線發(fā)送至船舶機(jī)艙集中控制中心。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于22路以下低溫信號(hào)，12路以下高溫信號(hào)和10路以下壓力信號(hào)的船舶柴油機(jī)。
【專利說(shuō)明】船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制設(shè)備，特別是一種船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 【背景技術(shù)】
[0002] 柴油機(jī)作為一種動(dòng)力裝置，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、船舶、汽車和應(yīng)急電站等。柴油 機(jī)控制技術(shù)直接關(guān)系到柴油機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。早期的手段多采用繼電器和接觸器 構(gòu)成的控制系統(tǒng)，所需要元器件數(shù)量多，控制電路復(fù)雜，故障率高，可靠性差。隨著微電子技 術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，以單片機(jī)為核心的新型機(jī)旁控制監(jiān)測(cè)及安全系統(tǒng)逐步取代了傳 統(tǒng)控制系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有的柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)體積大，集成度不高，安裝不方便，沒(méi)有集成電子 調(diào)速器功能，適用范圍窄；沒(méi)有集成瞬時(shí)轉(zhuǎn)速功能，無(wú)法對(duì)柴油進(jìn)行故障診斷；沒(méi)有冗余總 線，可靠性不夠高；不具備黑匣子功能，無(wú)法對(duì)柴油機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與管理；沒(méi)有 斷線檢測(cè)功能，不便于柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制裝置的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和故障排查。
[0004] 因此，有必要開(kāi)發(fā)一套集成度高，體積小，安裝升級(jí)方便且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)便于管理的船 舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種新型的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)， 以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：
[0007] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其主要由相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)報(bào)警單 元、安保單元、調(diào)速單元組成，它們之間通過(guò)雙冗余CAN總線相連，其中報(bào)警或停車信息通 過(guò)雙冗余CAN總線傳輸至安保單元，再由安保單元的MODBUS總線發(fā)送至船舶機(jī)艙集中控制 中心。
[0008] 上述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，還設(shè)有顯示單元，其通過(guò)MODBUS總線與安 保單元相連。
[0009] 上述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，還設(shè)有黑匣子，用于定時(shí)記錄柴油機(jī)的各 種參數(shù)，并將其存儲(chǔ)于SD卡中，該黑匣子通過(guò)高速CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元相連。
[0010] 所述的調(diào)試單元位于上位機(jī)中，其通過(guò)CAN總線分別與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元 和調(diào)速單元相連。
[〇〇11] 所述的調(diào)試單元，其架構(gòu)采用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，通過(guò)CAN總線接入柴油機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制 系統(tǒng)，其接收CAN總線中傳輸?shù)男畔?，并在上位機(jī)人機(jī)界面上顯示。
[0012] 所述的監(jiān)測(cè)報(bào)警單元由信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其 中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào)相連的熱電阻、熱電偶、壓力、開(kāi)關(guān)量和轉(zhuǎn)速，所有輸入信號(hào)均 具備軟件斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部分由具備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能的繼電器輸出實(shí) 現(xiàn)，所述電磁閥包括用于船舶柴油機(jī)啟動(dòng)、停車和燃油限制的電磁閥等；信號(hào)傳輸部分由 RS485總線和CAN總線構(gòu)成，RS485總線用于外部通信，CAN總線分為2路，一路高速CAN，用 于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
[0013] 所述的安保單元主要由信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其 中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào)相連的開(kāi)關(guān)量和轉(zhuǎn)速，其中開(kāi)關(guān)量具備軟件斷線檢測(cè)和硬件 斷線指示功能，轉(zhuǎn)速輸入部分具備停機(jī)和運(yùn)行雙狀態(tài)的斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部分由具 備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能的繼電器輸出實(shí)現(xiàn)，所述電磁閥為停車電磁閥；信號(hào)傳輸部分 由MODBUS總線和CAN總線構(gòu)成，MODBUS總線用于與顯示單元通信，CAN總線分為2路，一路 高速CAN，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
[0014] 所述的調(diào)速單元主要由信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其 中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào)相連的開(kāi)關(guān)量、電流、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，所有輸入信號(hào)均具備軟件 斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部分由執(zhí)行器輸出和輔助輸出組成，其中執(zhí)行器輸出為大電流輸 出，用于控制調(diào)速器執(zhí)行器；信號(hào)傳輸部分由CAN總線構(gòu)成，CAN總線分為2路，一路高速 CAN，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
[0015] 所述的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)還設(shè)有瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)功能，其根據(jù)上止點(diǎn)和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì) 算顯示柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，在線監(jiān)測(cè)柴油機(jī)各缸工作平衡性。
[0016] 本發(fā)明提供的上述船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，其用 于22路以下低溫信號(hào)，12路以下高溫信號(hào)和10路以下壓力信號(hào)的船舶柴油機(jī)。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1.采用模塊化設(shè)計(jì)，從功能上劃分為監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元、調(diào)速單元、顯示單 元、黑匣子和調(diào)試軟件等，功能相互獨(dú)立并通過(guò)通信總線相連，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0019] 2.監(jiān)測(cè)報(bào)警單元集成瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)功能，為專業(yè)人員診斷分析船舶柴油機(jī)故障提 供了依據(jù)。
[0020] 3.監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元和調(diào)速單元之間采用冗余CAN總線連接，從而提高了 可靠性。
[0021] 4.集成電子調(diào)速功能，能替代常用的船用柴油機(jī)電子調(diào)速器的控制器。
[0022] 5.集成黑匣子功能，能定時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)于SD卡。
[0023] 6.柴油機(jī)參數(shù)及報(bào)警閾值和調(diào)速控制參數(shù)可通過(guò)實(shí)際情況而設(shè)置及修改。
[0024] 7.使用和維護(hù)方便，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢查并提示傳感器及通信總線的斷線、越限和停 機(jī)報(bào)警。 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2是圖1中監(jiān)測(cè)報(bào)警單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖3是圖1中安保單元硬件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖4是圖1中調(diào)速單元硬件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖5是圖1中黑匣子硬件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖6是圖1中監(jiān)測(cè)報(bào)警單元的工作流程圖。
[0031] 圖7是圖1中安保單元的工作流程圖。
[0032] 圖8是圖1中調(diào)速單元的工作流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[〇〇34] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，適用于22路以下低溫信號(hào)，12路以 下高溫信號(hào)和10路以下壓力信號(hào)的船舶柴油機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、 安保單元、調(diào)速單元、顯示單元、黑匣子和調(diào)試單元組成，各單元功能相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)通信總 線相連，監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元和調(diào)速單元之間采用雙冗余CAN總線相連。
[0035] 所述監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元和調(diào)速單元等的微控制器型號(hào)均為飛思卡爾 (freescale)32 位平臺(tái) MPC5634M 系列。
[0036] 所述監(jiān)測(cè)報(bào)警單元通過(guò)CAN總線與安保單元、調(diào)速單元和黑匣子相連，除具有常 規(guī)的柴油機(jī)啟停操作和參數(shù)報(bào)警功能以外，還采集上止點(diǎn)和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算柴油機(jī)瞬時(shí) 轉(zhuǎn)速，在線監(jiān)測(cè)柴油機(jī)各缸工作平衡性。報(bào)警或停車信息既可通過(guò)雙冗余CAN總線傳輸至 安保單元，再由安保單元自帶的MODBUS總線傳輸?shù)斤@示單元進(jìn)行顯示，也可通過(guò)RS485總 線發(fā)送至船舶機(jī)艙集中控制中心。
[0037] 該監(jiān)測(cè)報(bào)警單元，主要由22路熱電阻、12路熱電偶、10路壓力、16路開(kāi)關(guān)量和4路 轉(zhuǎn)速等信號(hào)輸入部分，10路繼電器輸出部分，RS485總線和CAN總線傳輸部分等組成，如圖 2所示。所有輸入信號(hào)均具備軟件斷線檢測(cè)功能，信號(hào)輸出部分由具備電磁閥線圈斷線檢 測(cè)功能的繼電器輸出實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)的輸入輸出信號(hào)如表1所示。監(jiān)測(cè)報(bào)警單元內(nèi)部恒流源輸 出500uA恒定電流經(jīng)熱電阻傳感器，將熱電阻傳感器的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)結(jié)合熱電 偶傳感器輸出的電壓信號(hào)和壓力傳感器輸出的電流信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)成的電壓信號(hào)連 接至數(shù)個(gè)多路模擬開(kāi)關(guān)，之后進(jìn)行電壓放大調(diào)理和隔離調(diào)理，并連接至微控制器內(nèi)部AD。其 中，熱電阻信號(hào)和熱電偶信號(hào)放大倍數(shù)為26倍，壓力信號(hào)放大倍數(shù)為6倍。所述恒流源采 用運(yùn)算放大器搭建，其芯片型號(hào)為0P07。所述多路模擬開(kāi)關(guān)采用芯片型號(hào)為ADG508FBRN。 所述電壓放大調(diào)理采用精密運(yùn)算放大器搭建，其芯片型號(hào)為INA118,所述隔離調(diào)理采用隔 離運(yùn)算放大器搭建，其芯片型號(hào)為IS0124P。開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓比較器和光耦隔離之后進(jìn) 入微控制器GPI0端口。其中所述電壓比較器芯片型號(hào)為L(zhǎng)M339,所述光耦型號(hào)為T(mén)LP280。 轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)處理分為兩部分，一部分是斷線檢測(cè)，另一部分是信號(hào)調(diào)理。轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理成 標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號(hào)后輸入至控制器進(jìn)行采集處理。繼電器輸出用于船舶柴油機(jī)啟動(dòng)、停車、燃 油限制等電磁閥的控制，具備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能，繼電器型號(hào)為0MR0N G2RL-1-24。 RS485通信總線用于外部通信，采用芯片型號(hào)為ADM2483BRW。CAN通信總線分為2路，一路 高速CAN收發(fā)器，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN收發(fā)器， 用于冗余備份。其中所述CAN收發(fā)器采用芯片型號(hào)為ADM3054。
[0038] 所述安保單元，通過(guò)CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元和調(diào)速單元相連，通過(guò)MODBUS總線 與顯示單元相連，其主要作用是為保證柴油機(jī)安全，當(dāng)監(jiān)測(cè)參數(shù)嚴(yán)重偏離閾值時(shí)，自動(dòng)停 車。
[0039] 該安保單元主要由8路開(kāi)關(guān)量、2路轉(zhuǎn)速等信號(hào)輸入部分，4路繼電器輸出部分， MODBUS總線和CAN總線等傳輸部分組成，如圖2所示。其中開(kāi)關(guān)量具備軟件斷線檢測(cè)和硬 件斷線指示功能，轉(zhuǎn)速輸入部分具備停機(jī)和運(yùn)行雙狀態(tài)的斷線檢測(cè)功能。詳細(xì)的輸入輸出 信號(hào)如表2所示。開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓比較器和光耦隔離之后進(jìn)入微控制器GPI0端口。 其中所述電壓比較器采用型號(hào)為L(zhǎng)M339,所述光耦采用型號(hào)為T(mén)LP280。轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)處理 分為兩部分，一部分是斷線檢測(cè)，另一部分是信號(hào)調(diào)理。轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號(hào)后 輸入至控制器進(jìn)行采集處理。所示繼電器用于控制柴油機(jī)的機(jī)旁緊急停車、遠(yuǎn)程緊急停車 等，具備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能，采用繼電器型號(hào)為OMRON G2RL-1-24。MODBUS通信用于 與顯示單元通信，采用芯片型號(hào)為ADM2483BRW。CAN通信總線分為2路，一路高速CAN，用于 機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份，所述CAN收發(fā) 器采用芯片型號(hào)為ADM3054。
[0040] 所述調(diào)速單元，通過(guò)CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元和安保單元相連，其主要功能是用 來(lái)控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其保持穩(wěn)定。
[0041] 該調(diào)速單元主要由8路開(kāi)關(guān)量、1路電流、1路負(fù)荷與2路轉(zhuǎn)速等信號(hào)輸入部分，1 路執(zhí)行器、1路輔助輸出部分和CAN總線傳輸部分等組成，如圖4所示。所有輸入信號(hào)均具 備軟件斷線檢測(cè)功能，詳細(xì)的輸入輸出信號(hào)如表3所示。開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓比較器和光 耦隔離之后進(jìn)入微控制器GPI0端口。其中所述電壓比較器采用型號(hào)為L(zhǎng)M339,所述光耦采 用型號(hào)為T(mén)LP280。電流輸入信號(hào)與負(fù)荷信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)換成電壓，并經(jīng)過(guò)放大調(diào)理后 接入微控制器內(nèi)部AD。轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)處理分為兩部分，一部分是斷線檢測(cè)，另一部分是信號(hào) 調(diào)理。轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號(hào)后輸入至控制器進(jìn)行采集處理。CAN通信總線分為 2路，一路高速CAN收發(fā)器，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN 收發(fā)器，用于冗余備份；其中所述CAN收發(fā)器采用芯片型號(hào)為ADM3054。執(zhí)行器輸出和輔助 輸出均為電流信號(hào)輸出，微控制器控制DA輸出電壓，經(jīng)運(yùn)算放大器組成的電路將其轉(zhuǎn)變成 電流進(jìn)行輸出。所述DA采用芯片型號(hào)為AD5025,所述運(yùn)算放大器采用芯片型號(hào)為L(zhǎng)M358。
[0042] 所述顯示單元，通過(guò)MODBUS總線與安保單元相連，其主要功能是顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)、 報(bào)警和停車保護(hù)信息。該顯示單元，采用485總線接口的觸摸顯示屏進(jìn)行開(kāi)發(fā)，屏幕上顯示 熱電阻、熱電偶、電壓、轉(zhuǎn)速等測(cè)量通道的測(cè)量值，報(bào)警信息，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形和特征值等。
[0043] 所述調(diào)試單元為上位機(jī)軟件，其主要功能是通過(guò)CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安全 單元和調(diào)速單元相連，用于修改監(jiān)測(cè)報(bào)警閾值、柴油機(jī)參數(shù)和調(diào)速器控制參數(shù)。該調(diào)試單元 可采用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，通過(guò)CAN總線接入機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其接收CAN總線中傳輸?shù)男畔ⅲ?并在調(diào)試軟件界面上進(jìn)行顯示。
[0044] 所述黑匣子，通過(guò)高速CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元相連，用于定時(shí)記錄柴油機(jī)的各 種參數(shù)，并將其存儲(chǔ)于SD卡中。
[0045] 該黑匣子單元主要由微控制器、CAN接收器和SD存儲(chǔ)接口組成，如圖5所示。其 中，所述微控制器采用芯片型號(hào)為STM32F103ZET6, CAN接收器采用芯片型號(hào)為ADM3054。SD 卡存儲(chǔ)接口用于定時(shí)記錄數(shù)據(jù)。
[0046] 所述雙冗余CAN總線，高速CAN總線和低速CAN總線組成，正常情況下，各單元之 間采用高速CAN總線進(jìn)行通信，一旦檢測(cè)到高速CAN總線通信錯(cuò)誤，則自動(dòng)切換至低速CAN 進(jìn)行通信，從而提高監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的可靠性。
[0047] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)報(bào)警單元工作過(guò)程是：上電 時(shí)，程序自檢啟動(dòng)，檢測(cè)所有輸入通道及通信總線是否出現(xiàn)斷線情況，若出現(xiàn)斷線，則產(chǎn)生 斷線報(bào)警信息。無(wú)斷線的通道則會(huì)依次進(jìn)行A/D采集、轉(zhuǎn)速測(cè)量和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)判斷，其 中，A/D采集包括與之相連的熱電阻、熱電偶和壓力信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度和壓力 值等；轉(zhuǎn)速測(cè)量采集柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、增壓器轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；開(kāi)關(guān)量包括啟動(dòng)、停車、盤(pán)車、本 地、遠(yuǎn)程和燃油手柄開(kāi)關(guān)等狀態(tài)量。這些A/D采集值、轉(zhuǎn)速測(cè)量值和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)值輸入到監(jiān) 測(cè)報(bào)警控制邏輯中進(jìn)行狀態(tài)分析、越限判斷等，并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警和停車信息，通過(guò)CAN總 線傳輸至安保模塊或者通過(guò)RS485總線傳輸至船舶機(jī)艙。監(jiān)測(cè)報(bào)警控制邏輯同時(shí)輸出控制 信息，通過(guò)繼電器控制電磁閥執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，包括啟動(dòng)電磁閥、滑油預(yù)供泵電磁閥、燃油 限制電磁閥等。
[〇〇48] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其安保單元的工作過(guò)程是：上電時(shí)， 程序自檢啟動(dòng)，檢測(cè)所有輸入通道及通信總線是否出現(xiàn)斷線情況，若出現(xiàn)斷線，則產(chǎn)生斷線 報(bào)警信息。無(wú)斷線的通道則會(huì)依次進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)判斷，其中，轉(zhuǎn)速測(cè)量只 測(cè)量柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，用于超速判斷；開(kāi)關(guān)量均為柴油機(jī)的安全保護(hù)開(kāi)關(guān)，一旦狀態(tài)改變則會(huì) 觸發(fā)安全保護(hù)控制邏輯發(fā)出停車指令，并通過(guò)繼電器控制停車電磁閥執(zhí)行。同時(shí)，安全保 護(hù)控制邏輯接收監(jiān)控模塊傳輸過(guò)來(lái)的各類信息，包括熱電阻、熱電偶和壓力信號(hào)采集值，斷 線報(bào)警、溫度越限報(bào)警、壓力越限報(bào)警、停車指令，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、增壓器轉(zhuǎn)速以及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù) 據(jù)等，并將其通過(guò)MODBUS總線傳輸至顯示單元進(jìn)行顯示，同時(shí)對(duì)停車指令進(jìn)行執(zhí)行停車動(dòng) 作。
[〇〇49] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其調(diào)速單元的工作過(guò)程是：上電時(shí)， 程序自檢啟動(dòng)，檢測(cè)所有輸入通道及通信總線是否出現(xiàn)斷線情況，若出現(xiàn)斷線，則產(chǎn)生斷線 報(bào)警信息。無(wú)斷線的通道則會(huì)依次進(jìn)行設(shè)定轉(zhuǎn)速的拾取、轉(zhuǎn)速測(cè)量和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)判斷，其 中，設(shè)定轉(zhuǎn)速的拾取通過(guò)電流輸入通道實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測(cè)量只測(cè)量柴油機(jī)轉(zhuǎn)速；開(kāi)關(guān)量調(diào)速器的 控制開(kāi)關(guān)，包括最小燃油開(kāi)關(guān)、升速開(kāi)關(guān)、降速開(kāi)關(guān)等等。調(diào)速器控制邏輯根據(jù)各開(kāi)關(guān)的狀 態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，通過(guò)電流控制執(zhí)行器的輸出，以達(dá)到調(diào)速的目的。產(chǎn)生的報(bào)警信息可通 過(guò)CAN總線傳輸至安保單元，再由安保單元傳輸至顯示單元。
[0050] 本發(fā)明提供的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其用于船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與控制，試 驗(yàn)時(shí)采用包括以下步驟的方法：
[0051] (1)安裝傳感器，連接電纜，通電后機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行自檢；通過(guò)觸摸屏顯示 出傳感器斷線報(bào)警；
[0052] (2)自檢通過(guò)后，接入調(diào)試軟件，設(shè)置監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元和調(diào)速單元等程序 中的柴油機(jī)的參數(shù)及報(bào)警閾值。柴油機(jī)參數(shù)包括沖程數(shù)、曲軸轉(zhuǎn)角的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)等；報(bào)警閾 值包括高溫水高溫報(bào)警、滑油壓力低壓、柴油機(jī)超速等等。
[0053] (3)功能試驗(yàn)驗(yàn)證,包括本地啟動(dòng)、本地停車、超速停車、緊急停車等。
[0054] (4)報(bào)警試驗(yàn)，包括斷線報(bào)警、越限報(bào)警和停車報(bào)警等。試驗(yàn)時(shí)調(diào)整閾值參數(shù)使其 超過(guò)設(shè)定閾值，檢查調(diào)試軟件及其觸摸屏上是否出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的報(bào)警信息。
[0055] 下述表中：表1是圖1中監(jiān)測(cè)報(bào)警單元的輸入與輸出參數(shù)。表2是圖1中安保單 元的輸入與輸出參數(shù)。表3是圖1中調(diào)速單元的輸入與輸出參數(shù)。
[0056] 表1監(jiān)測(cè)報(bào)警單元輸入輸出信號(hào)
[0057]
【權(quán)利要求】
1. 一種船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是主要由相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安 保單元、調(diào)速單元組成，它們之間通過(guò)雙冗余CAN總線相連，其中報(bào)警或停車信息通過(guò)雙冗 余CAN總線傳輸至安保單元，再由安保單元的MODBUS總線發(fā)送至船舶機(jī)艙集中控制中心。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是設(shè)有顯示單元，其 通過(guò)MODBUS總線與安保單元相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是設(shè)有黑匣子，用于 定時(shí)記錄柴油機(jī)的各種參數(shù)，并將其存儲(chǔ)于SD卡中，該黑匣子通過(guò)高速CAN總線與監(jiān)測(cè)報(bào) 警單元相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是設(shè)有調(diào)試單元，位 于上位機(jī)中，其通過(guò)CAN總線分別與監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、安保單元和調(diào)速單元相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是調(diào)試單元的架構(gòu)采 用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，通過(guò)CAN總線接入柴油機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其接收CAN總線中傳輸?shù)男畔ⅲ?并在上位機(jī)人機(jī)界面上顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測(cè)報(bào)警單元由信 號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào)相連的 熱電阻、熱電偶、壓力、開(kāi)關(guān)量和轉(zhuǎn)速，所有輸入信號(hào)均具備軟件斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部 分由具備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能的繼電器輸出實(shí)現(xiàn)，所述電磁閥包括用于船舶柴油機(jī)啟 動(dòng)、停車和燃油限制的電磁閥等；信號(hào)傳輸部分由RS485總線和CAN總線構(gòu)成，RS485總線 用于外部通信，CAN總線分為2路，一路高速CAN，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信和連接調(diào)試軟 件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是所述的安保單元主 要由信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào) 相連的開(kāi)關(guān)量和轉(zhuǎn)速，其中開(kāi)關(guān)量具備軟件斷線檢測(cè)和硬件斷線指示功能，轉(zhuǎn)速輸入部分 具備停機(jī)和運(yùn)行雙狀態(tài)的斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部分由具備電磁閥線圈斷線檢測(cè)功能的 繼電器輸出實(shí)現(xiàn)，所述電磁閥為停車電磁閥；信號(hào)傳輸部分由MODBUS總線和CAN總線構(gòu)成， MODBUS總線用于與顯示單元通信，CAN總線分為2路，一路高速CAN，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi) 部通信和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征是所述的調(diào)速單元主 要由信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分和信號(hào)傳輸部分等組成，其中：信號(hào)輸入部分設(shè)有電信號(hào) 相連的開(kāi)關(guān)量、電流、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，所有輸入信號(hào)均具備軟件斷線檢測(cè)功能；信號(hào)輸出部分 由執(zhí)行器輸出和輔助輸出組成，其中執(zhí)行器輸出為大電流輸出，用于控制調(diào)速器執(zhí)行器；信 號(hào)傳輸部分由CAN總線構(gòu)成，CAN總線分為2路，一路高速CAN，用于機(jī)旁控制系統(tǒng)內(nèi)部通信 和連接調(diào)試軟件，另一路為低速CAN，用于冗余備份。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征監(jiān)測(cè)報(bào)警單元還設(shè)有 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)功能，其根據(jù)上止點(diǎn)和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算顯示柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，在線監(jiān)測(cè)柴 油機(jī)各缸工作平衡性。
10. 權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述船舶柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的用途，其特征 是該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，用于22路以下低溫信號(hào)，12路以下高溫信號(hào)和10路以下壓力信 號(hào)的船舶柴油機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK104062965SQ201410322426
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】余永華, 胡鬧, 楊建國(guó), 王勤鵬, 賀玉海 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)