基于PAC控制器的柴油機(jī)監(jiān)測報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：通過PAC控制器對柴油機(jī)的熱工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)監(jiān)測報警及安全保護(hù)的自動化。本系統(tǒng)以模塊化為設(shè)計(jì)方向，通過選取可靠性高、性能穩(wěn)定的PAC控制器來構(gòu)建柴油機(jī)的監(jiān)測報警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PAC控制器；柴油機(jī)；監(jiān)測報警；模塊化

中圖分類號：665.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Diesel engine monitoring and alarm system plan based on PAC controller

Wen jinchao， Wumin

( Guangzhou Diesel Engine Factory Co.，Ltd，Guangzhou 510371 )

Abstract: monitor diesel engine thermal parameter by PAC controller to realize engine alarm and automatic safety protection. Module as designing direction， select of PAC controller with high reliability and stable performance to construct monitoring and alarm system.

Key words: PAC controller;diesel engine; monitoring and alarm;module

1前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，柴油機(jī)的自動化控制及監(jiān)測報警基本上都運(yùn)用了微計(jì)算機(jī)技術(shù)。監(jiān)測報警裝置的核心器件是其控制器，可編程自動化控制器（PAC）兼具可編程控制器(PLC)的邏輯控制、PC的處理于一體的單元，是智能信息技術(shù)的優(yōu)秀結(jié)合體。

2監(jiān)測報警系統(tǒng)的功能

柴油機(jī)在運(yùn)行時如果熱工參數(shù)異常將影響柴油機(jī)的性能，嚴(yán)重的如超速則會損壞柴油機(jī)。因此建立一套完整的監(jiān)測報警系統(tǒng)不但可以實(shí)時監(jiān)測柴油機(jī)的運(yùn)行狀況，同時可以通過設(shè)置報警閥值發(fā)出聲光報警，甚至自動停車來保護(hù)柴油機(jī)的安全運(yùn)行。

本柴油機(jī)監(jiān)測報警系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)熱工參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，包括：①轉(zhuǎn)速傳感器脈沖頻率信號；②壓力變送器4~20mA電流信號；③溫度傳感器PT100熱電阻信號；④排氣溫度熱電偶K分度信號以及多路I/O口用于開關(guān)量輸入輸出信號等，以上信號均通過多通道數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)入監(jiān)測報警系統(tǒng)，并通過顯示模塊將參數(shù)實(shí)時顯示，同時存儲該參數(shù)的報警時間及數(shù)值，方便操作者查看和及時處理故障點(diǎn)。

3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Win-PAC和i-PAC是泓格科技基于WinCE和MiniOS7操作系統(tǒng)的PAC產(chǎn)品，它不但具備PLC的邏輯控制功能，也具備PC技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、存儲以及與人機(jī)界面操作，因此PAC控制器具備復(fù)雜的邏輯控制、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)界面等龐大的功能，已被廣泛應(yīng)用在各種自動化領(lǐng)域，包括船舶自動化、工廠流水線等各種行業(yè)。本系統(tǒng)以模塊化為主要設(shè)計(jì)方向，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個監(jiān)測報警系統(tǒng)硬件分別由報警模塊、安全保護(hù)模塊以及人機(jī)操作界面組成。

圖1 監(jiān)測安保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

報警系統(tǒng)采用工業(yè)級PAC控制器WP-8841型，采用Windows CE操作系統(tǒng)，具有96兆內(nèi)存及可擴(kuò)展2G存儲卡，存儲熱工參數(shù)發(fā)生報警的時間及數(shù)值；配備VGA接口與人機(jī)界面連接、網(wǎng)絡(luò)連接用于電腦軟件監(jiān)測及調(diào)試，本模塊支持多類型的I/O數(shù)據(jù)采集卡，卡插槽數(shù)多達(dá)8個，并具有雙電源輸入并無間斷自動切換、雙看門狗功能等冗余功能，報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

安保系統(tǒng)獨(dú)立于報警系統(tǒng)，因其采集量和I/O口較少，因此采用PAC控制器IP-8441型，該控制器采用MiniOS7操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是DOS嵌入式操作系統(tǒng)，具有極短的啟動時間及檢測時間，更適用于安保系統(tǒng)，其同樣具有WP-8841的多種雙重保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)冗余功能，安保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 安保系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

人機(jī)操作界面采用工業(yè)級觸摸液晶屏，工作溫度高達(dá)70℃，選用TFT真彩LED液晶面板，其采用的嵌入式金屬板模組安裝具有三防防護(hù)，其自帶VGA接口與PAC控制器實(shí)時通訊顯示，與我們所用的電腦主機(jī)與顯示器連接一樣方便簡單。

4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

與PAC控制器匹配的I/O采集卡選用I-8K系列模塊，這些模塊對于WinPAC控制器都具有通用性，并支持熱插拔功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為以下幾個子系統(tǒng)：

（1）溫度傳感器信號采用I-87015PW型熱電阻輸入模塊，采樣速率為12Hz，可同時采集PT100、PT1000、CU50、CU100等熱電阻信號；

（2）壓力變送器4~20mA電流信號采用I-87017W型電壓電流輸入模塊，采樣速率為10 Hz，可同時采集±10 V電壓或4~20mA電流信號；

（3）排氣溫度信號采用I-87018W型熱電偶輸入模塊，采樣速率為10 Hz，可同時采集J、K、N等分度號信號，柴油機(jī)排氣溫度熱電偶信號均為K分度號，本模塊也采用K分度號；

（4）開關(guān)量輸入輸出信號采用I-8040PW型I/O模塊，其輸入阻抗為4.7 kΩ，負(fù)載驅(qū)動能力大且對信號源影響小，并具有隔離功能，使模塊在工作時不會受到接地共模干擾等因素影響；

（5）轉(zhuǎn)速信號采用I-8084W頻率模塊，其工作模式可為頻率信號、階躍信號或者Counter，輸入頻率高達(dá)250 KHz，而實(shí)際使用中我們只應(yīng)用其頻率信號模式。

5結(jié)語

柴油機(jī)監(jiān)測報警系統(tǒng)最主要的是可靠性要高，它能在柴油機(jī)發(fā)生故障時發(fā)出聲響，當(dāng)故障惡化涉及柴油機(jī)的運(yùn)行安全時起到停車保護(hù)的作用，而智能化的監(jiān)測報警系統(tǒng)可以在此基礎(chǔ)上使操作人員在日常使用及維護(hù)中更方便快捷。本監(jiān)測報警系統(tǒng)總體簡單緊湊，報警系統(tǒng)、安保系統(tǒng)均采用模塊化組件，各子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立且采用通訊連接，簡單且實(shí)時性高，達(dá)到了柴油機(jī)監(jiān)測裝置的智能化。

參考文獻(xiàn)

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2007(6).

作者簡介：溫進(jìn)超（1985-），男，助理工程師。主要從事發(fā)動機(jī)電氣設(shè)計(jì)工作。

吳敏（1986-），男，助理工程師。主要從事發(fā)動機(jī)電氣設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2014-01-02

國際動態(tài)

日本一月新船訂單大增

日前，日本船舶出口商協(xié)會公布，日本造船廠在2014年1月共獲得26艘143萬GT（658195 CGT）新船出口訂單，同比大幅增長170%，并持續(xù)5個月新船出口訂單超過100萬GT。新獲得的26艘新船訂單包括15艘散貨船（4小靈便型、9艘大靈便型、1艘巴拿馬和1艘礦砂船），4艘集裝箱船、2艘汽車運(yùn)輸船、3艘LPG船和2艘成品油船。