專利名稱：絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絞吸式挖泥船柴油機組的控制裝置，具體為一種絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
5000m3/h非自航絞吸式挖泥船的機艙內(nèi)安裝有兩臺功率為6590kW的原裝德國道依茨可燃重油柴油機、以及輔機；輔機包括重油分離機、黏度控制器、潤滑油分離機、潤滑油自動過濾器、漏油箱、盤車裝置、高溫冷卻水泵、低溫冷卻水泵、海水泵、噴油嘴冷卻器、預(yù)潤滑泵、密封油泵、曲軸箱通風(fēng)機、調(diào)速電機、啟動電磁閥、停機電磁閥、急停電磁閥等。挖泥船總裝機功率達到了 15300kW，最大挖深達到了 30m。目前對于柴油機組、輔機的控制都是人工監(jiān)控，存在以下問題柴油機的工作狀況嚴(yán)重依賴于操作人員的經(jīng)驗知識，無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障；當(dāng)5000m3/h非自航絞吸式挖泥船的大功率柴油機及輔機設(shè)備運行時，機艙的工作環(huán)境溫度高，噪音大，完全不適于工人進入機艙進行手動操作，所以研制和開發(fā)非自航電動絞吸式挖泥船柴油機組自動監(jiān)控系統(tǒng)具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有絞吸式挖泥船采用人工監(jiān)控?zé)o法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障且機艙環(huán)境惡劣不適合工人進入操作的問題，提供了一種絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)， 包括設(shè)于控制室內(nèi)且與機艙內(nèi)柴油機及輔機相連的PLC監(jiān)控柜，PLC監(jiān)控柜由CPU主站、分布式I/O接口從站、觸摸屏、MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊、以及采用MODBUS協(xié)議通訊的16路溫度巡檢儀組成；CPU主站包括采用PR0FIBUS-DP協(xié)議通信的主站電源模塊，CPU 模塊，用于檢測柴油機及輔機的報警、故障、狀態(tài)反饋信號的第一數(shù)字量輸入模塊，用于檢測柴油機的面板上操作信號的第二數(shù)字量輸入模塊，通過繼電器控制柴油機及輔機運行的數(shù)字量輸出模塊，用于檢測柴油機及輔機的壓力信號的主站模擬量輸入模塊，用于檢測柴油機及輔機轉(zhuǎn)速的計數(shù)模塊，以及帶有對外DP網(wǎng)絡(luò)接口的通訊模塊(即第一數(shù)字量輸入模塊、第二數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、主站模擬量輸入模塊、通訊模塊均與CPU模塊通過背板總線連接器相連);分布式I/O從站包括采用PR0FIBUS-DP協(xié)議通信的從站電源模 ±夬，與CPU模塊的DP端口通過PR0FIBUS-DP通信電纜連接的分布式I/O接口模塊，以及用于檢測柴油機及輔機的壓力、溫度信號的模擬量輸入模塊(即模擬量輸入模塊與分布式I/ 0接口模塊通過背板總線連接器相連)；觸摸屏的DP接口分別通過PR0FIBUS-DP通信電纜與分布式I/O接口模塊的DP接口、MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊的DP接口相連；16 路溫度巡檢儀的RS485接口通過RS485通信電纜與MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊的 RS485接口相連。工作時，如圖2所示，首先通過CPU主站的第二數(shù)字量輸入模塊采集柴油機面板上啟動按鈕的啟動信號；如果啟動后CPU主站的第一數(shù)字量輸入模塊、第二數(shù)字量輸入模塊、 主站模擬量輸入模塊、計數(shù)模塊，從站的模擬量輸入模塊，16路溫度巡檢儀均采集信號并提供給CPU主站的CPU模塊；CPU模塊首先將采集到的數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較判斷是否報警并統(tǒng)計報警數(shù)目，接著判斷是否故障并統(tǒng)計故障數(shù)目；當(dāng)柴油機出現(xiàn)故障時CPU模塊經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器控制柴油機及輔機緊急停車；當(dāng)柴油機沒有故障時，CPU模塊根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷是否滿足輔機工作條件要求，如滿足則CPU模塊經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器控制輔機啟動并繼續(xù)判斷是否滿足柴油機工作條件要求，如滿足則經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器控制柴油機啟動；啟動后運行過程中通過CPU主站的第二數(shù)字量輸入模塊采集柴油機面板上停機按鈕的信號，如有則CPU模塊經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器控制柴油機和輔機停機，如沒有則繼續(xù)采集是否有急停按鈕的信號，如有則經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器控制柴油機和輔機急停，如沒有則繼續(xù)循環(huán)檢測；同時所有的數(shù)據(jù)都可從觸摸屏上直接觀測，也可將通訊模塊的對外DP網(wǎng)絡(luò)接口與其它控制室的控制柜相連進行數(shù)據(jù)交換，從而可對機艙內(nèi)柴油機及輔機進行控制。本發(fā)明所述的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對柴油機及輔機的全自動監(jiān)控，解決了現(xiàn)有絞吸式挖泥船采用人工監(jiān)控?zé)o法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障且機艙環(huán)境惡劣不適合工人進入操作的問題， 可廣泛適用于絞吸式挖泥船。


圖1是本發(fā)明的連接示意圖。 圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施例方式絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于控制室內(nèi)且與機艙內(nèi)柴油機及輔機相連的PLC監(jiān)控柜，PLC監(jiān)控柜由CPU主站、分布式I/O接口從站、觸摸屏、MODBUS 轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊、以及采用MODBUS協(xié)議通訊的16路溫度巡檢儀組成；CPU主站包括采用PR0FIBUS-DP協(xié)議通信的主站電源模塊，CPU模塊，用于檢測柴油機及輔機的報警、故障、狀態(tài)反饋信號的第一數(shù)字量輸入模塊，用于檢測柴油機的面板上操作信號的第二數(shù)字量輸入模塊，通過繼電器控制柴油機及輔機運行的數(shù)字量輸出模塊，用于檢測柴油機及輔機的壓力信號的主站模擬量輸入模塊，用于檢測柴油機及輔機轉(zhuǎn)速的計數(shù)模塊，以及帶有對外DP網(wǎng)絡(luò)接口的通訊模塊；分布式I/O從站包括采用PR0FIBUS-DP協(xié)議通信的從站電源模塊，與CPU模塊的DP端口通過PR0FIBUS-DP通信電纜連接的分布式I/O接口模塊， 以及用于檢測柴油機及輔機的壓力、溫度信號的模擬量輸入模塊；觸摸屏的DP接口分別通過PR0FIBUS-DP通信電纜與分布式I/O接口模塊的DP接口、MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊的DP接口相連；16路溫度巡檢儀的RS485接口通過RS485通信電纜與MODBUS轉(zhuǎn) PR0FIBUS-DP總線橋模塊的RS485接口相連。具體實施時，如圖1所示，PLC監(jiān)控柜中各個模塊的具體作用如下
CPU主站的第一數(shù)字量輸入模塊用于檢測柴油機及輔機的報警信號，如密封油箱低位、 漏油箱高位、潤滑油箱高位、潤滑油箱低位、燃油過濾器壓差、滑油過濾器壓差等的報警信息；同時檢測柴油機及輔機的故障信號，如漏油箱故障、黏度單元故障、滑油分離機故障、重油分離單元故障、滑油過濾器故障等；還檢測柴油機和輔機的運行狀態(tài)信號，如高溫冷卻水泵、低溫冷卻水泵、海水泵的運行狀態(tài)等。CPU主站的第二數(shù)字量輸入模塊用于檢測柴油機及輔機的操作控制信號，如柴油機面板上的啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕的信號。CPU主站的數(shù)字量輸出模塊所有的柴油機及其輔機的信號輸入到CPU模塊后CPU 模塊對信號進行分析和處理，判斷柴油機及輔機運行工作條件是否滿足，滿足時通過預(yù)定的控制邏輯經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器向柴油機及輔機發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對柴油機及輔機的自動控制。如輔機密封油泵啟動或停機；柴油機主機啟動、停止或急停。CPU主站的主站模擬量輸入模塊用于檢測柴油機及輔機的壓力信號，如曲軸箱壓力、噴油嘴冷卻壓力、滑油壓力、燃油壓力、控制空氣壓力、啟動空氣壓力、密封油壓力、高溫水壓力等。CPU主站的計數(shù)模塊用于檢測柴油機轉(zhuǎn)速、A組渦輪轉(zhuǎn)速、B組渦輪轉(zhuǎn)速等。分布式I/O接口從站的模擬量輸入模塊用于檢測柴油機及輔機的壓力信號，如低溫水壓力、進氣壓力、海水泵壓力等信號；同時檢測柴油機及輔機的溫度信號，如噴油嘴冷卻進機溫度、滑油進機溫度、燃油進機溫度、高溫水進機溫度、低溫水進機溫度、海水泵進機溫度、出口排氣溫度等。16路溫度巡檢儀用于檢測和顯示發(fā)動機主軸承溫度，發(fā)電機定子溫度、軸承溫度寸。上述監(jiān)控系統(tǒng)的具體工作過程如下
1、信號采集CPU主站的第一數(shù)字量輸入模塊、第二數(shù)字量輸入模塊、主站模擬量輸入模塊、計數(shù)模塊，從站的模擬量輸入模塊，16路溫度巡檢儀均采集信號并提供給CPU主站的 CPU模塊。2、信號處理CPU模塊將采集到的信號與設(shè)定值相比判斷是否有報警信號并統(tǒng)計報警信號數(shù)量，接著判斷是否有故障信號并統(tǒng)計故障信號數(shù)量；如檢測曲軸箱壓力，當(dāng)曲軸箱壓力超過0. 3bar報警，超過0. 35bar故障；柴油機轉(zhuǎn)速超過610rpm報警，超過660rpm故障等。3、操作信號檢測CPU模塊通過第二數(shù)字量輸入模塊獲得當(dāng)前用戶的操作信息， 即是否啟動、或停止、或急停。4、對柴油機及輔機的控制CPU模塊的控制信號經(jīng)過數(shù)字量輸出模塊輸出到繼電器，從而通過繼電器控制柴油機及輔機的啟動、停止、急停。4. 1、PLC監(jiān)控柜為漏油箱、盤車裝置、噴油嘴冷卻器、重油分離機、黏度控制器、滑油分離機、滑油自動過濾器直接供電，不進行控制。4. 2、預(yù)潤滑泵PLC監(jiān)控柜為其供電。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速大于0且滑油壓力小于3.9bar 或轉(zhuǎn)速在200rpm以下，預(yù)潤滑泵自動運行；在柴油機停機后10分鐘內(nèi)，預(yù)潤滑泵依然自動運行；否則，預(yù)潤滑泵停止。4. 3、密封油泵PLC監(jiān)控柜為其供電。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速大于0，密封油泵自動運行；在柴油機停機后10分鐘內(nèi)，密封油泵依然自動運行；否則，密封油泵停止。4. 4、曲軸箱通風(fēng)機PLC監(jiān)控柜為其供電。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速大于0，曲軸箱通風(fēng)機自動運行；在柴油機停機后10分鐘內(nèi)，曲軸箱通風(fēng)機依然自動運行；否則，曲軸箱通風(fēng)機停止。
4. 5、PLC監(jiān)控柜為以下負載提供控制信號(啟動或停止信號):高溫冷卻水泵，低溫冷卻水泵，海水泵，發(fā)電機冷卻泵，發(fā)電機通風(fēng)機進，發(fā)電機通風(fēng)機出。當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速大于0， 負載自動運行；在柴油機停機后10分鐘內(nèi)，負載依然自動運行；否則，負載停止。4. 6、防露加熱器PLC監(jiān)控柜為其供電。在柴油機啟動后，自動停止加熱。5、PLC監(jiān)控柜對柴油機的控制
5. 1、柴油機啟動當(dāng)啟動條件滿足時，CPU模塊經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器使啟動電磁閥動作從而啟動柴油機。啟動條件為盤車脫開，無故障(故障統(tǒng)計計數(shù)值為零)，輕油運行，主機未運行，停機電磁閥斷開，急停電磁閥斷開，電氣柜分閘，滑油壓力大于0. 8bar, 控制空氣壓力大于6bar，預(yù)潤滑泵運行，密封油泵運行，曲軸箱通風(fēng)機運行，高溫冷卻水泵運行，低溫冷卻水泵運行，海水泵運行，未按停機按鈕，未按急停按鈕。5. 2、柴油機停機當(dāng)輕油運行、電氣柜分閘情況下，單擊停機按鈕，CPU模塊經(jīng)數(shù)字量輸出模塊通過繼電器使停機電磁閥動作從而使柴油機停機。5. 3、緊急停車當(dāng)在運行過程中需要緊急停車時，單擊急停按鈕，數(shù)字量輸出模塊通過繼電器使急停電磁閥動作從而使柴油機急停；當(dāng)柴油機或輔機出現(xiàn)故障(故障統(tǒng)計計數(shù)值為不為零)，數(shù)字量輸出模塊通過繼電器使急停電磁閥動作從而使柴油機自動急停，實現(xiàn)自動保護功能。6、觸摸屏顯示采集到的信號、以及柴油機和輔機的運行信息。7、CPU主站的通訊模塊與下一站點(即其它控制室的控制柜)通訊，進行數(shù)據(jù)交換。
權(quán)利要求
1.絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)于控制室內(nèi)且與機艙內(nèi)柴油機及輔機相連的PLC監(jiān)控柜，PLC監(jiān)控柜由CPU主站、分布式I/O接口從站、觸摸屏、MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊、以及采用MODBUS協(xié)議通訊的16路溫度巡檢儀組成；CPU主站包括采用PR0FIBUS-DP協(xié)議通信的主站電源模塊，CPU模塊，用于檢測柴油機及輔機的報警、故障、狀態(tài)反饋信號的第一數(shù)字量輸入模塊，用于檢測柴油機的面板上操作信號的第二數(shù)字量輸入模塊，通過繼電器控制柴油機及輔機運行的數(shù)字量輸出模塊，用于檢測柴油機及輔機的壓力信號的主站模擬量輸入模塊，用于檢測柴油機及輔機轉(zhuǎn)速的計數(shù)模塊，以及帶有對外DP網(wǎng)絡(luò)接口的通訊模塊；分布式I/O從站包括采用PR0FIBUS-DP 協(xié)議通信的從站電源模塊，與CPU模塊的DP端口通過PR0FIBUS-DP通信電纜連接的分布式I/O接口模塊，以及用于檢測柴油機及輔機的壓力、溫度信號的模擬量輸入模塊；觸摸屏的DP接口分別通過PR0FIBUS-DP通信電纜與分布式I/O接口模塊的DP接口、MODBUS轉(zhuǎn) PR0FIBUS-DP總線橋模塊的DP接口相連；16路溫度巡檢儀的RS485接口通過RS485通信電纜與MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUS-DP總線橋模塊的RS485接口相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及絞吸式挖泥船柴油機組的控制裝置，具體為一種絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有絞吸式挖泥船采用人工監(jiān)控?zé)o法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障且機艙環(huán)境惡劣不適合工人進入操作的問題。絞吸式挖泥船柴油機組的全自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括PLC監(jiān)控柜，PLC監(jiān)控柜由CPU主站、分布式I/O接口從站、觸摸屏、MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS-DP總線橋模塊、以及16路溫度巡檢儀模塊組成；CPU主站包括主站電源模塊，CPU模塊，第一數(shù)字量輸入模塊，第二數(shù)字量輸入模塊，主站模擬量輸入模塊，計數(shù)模塊，以及通訊模塊。本發(fā)明所述的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對柴油機及輔機的全自動監(jiān)控，可廣泛適用于絞吸式挖泥船。
文檔編號G05B19/418GK102541039SQ20121004931
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者盧鵬, 李國鋒, 趙豆 申請人:永濟新時速電機電器有限責(zé)任公司