船舶柴油机安全监测报警系统及其测控台研制

摘要

数字化和总线技术在船舶行业的广泛应用，推动了船舶自动化技术不断向高层次发展。船舶柴油机安全监测报警系统是船舶机舱自动化的重要部分，对其开展研究和设计，有助于提高我国船舶配套设备的技术水平。
　　 本文在对L21/32船舶中速柴油机工作特点和测控需求深入研究的基础上，并考虑到轮机员的操作习惯，安全监测报警系统采用模块化结构，模块间采用RS485总线通讯，既互相独立，又互为备用，确保了柴油机的运行安全。论文还研制了一套安全监测报警系统测控台，通过由NI PXI系统构建的虚拟仪器对安全监测报警系统进行测试。
　　 本文主要完成了以下几方面工作：
　　 1)对安全系统进行了研制。根据安全系统的控制对象，确定需要控制的输入输出量及对应I/O点，完成控制器的选型。研究了AC1131软件的使用，程序中各种变量定义方法，函数库功能扩展，传感器断线故障检测。分析了PLC高速采样的误差和原因，并对测速结果进行了校正；
　　 2)完成了测控台硬件和软件功能设计。根据传感器信号的类型及阈值，建立以FPGA和NI模拟、数字模块为结构的虚拟仪器测试系统。通过LabVIEW应用程序接口VISA从RS485总线获取原型柴油机运行参数，然后进行分类、捆绑、标定，换算成FPGA能准确输出的电信号；
　　 3)研究了在基本模块处理的I/O量及报警量，基本模块的电源、传感器外部接口电路、开关量模拟量调理电路以及总线接口电路的原理、关键报警量的形成逻辑和MODBUS协议规范；
　　 4)完成了系统功能验证。利用变频电机驱动齿轮盘、测控台NI9401高速数字模块对安全系统进行双重仿真试验，确保系统研制无误。通过FPGA信号采集入口，完成了监测报警系统的测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2船舶柴油机监控系统的发展历程

1.3典型船舶柴油机监控系统

1.4本课题研究的主要内容

1.5课题研究的意义

第2章船舶柴油机安全系统研制

2.1安全系统硬件设计

2.2 ABB AC1131软件使用环境

2.3安全系统软件设计

2.3.1故障报警

2.3.2启动安全

2.3.3安全停车

2.3.4速度计算

2.3.5转速监控

2.3.6预加热阀控制

2.3.7版本检测

2.4安全系统实验结果分析

2.5本章小结

第3章船舶柴油机监测报警系统研究

3.1基本模块的构成

3.2基本模块的功能原理

3.3操作显示部分的功能

3.4系统内部通讯及联系

3.5本章小结

第4章安全监测报警系统测控台硬件设计

4.1测试技术国内外研究现状

4.2测控台的测控对象及要求

4.3 NI PXI系统介绍

4.4传感器信号类别与测控台硬件选型

4.5测控台硬件平台的结构及特点

4.6本章小结

第5章 安全监测报警系统测控台软件设计

5.1 NI LabVIEW软件简介

5.2测控台软件架构

5.3测控台软件功能实现

5.3.1串口数据读取

5.3.2串口数据分析存储

5.3.3串口数据导入

5.3.4测控台信号输出

5.3.5测控台信号采集

5.3.6安全监测报警系统输出信号验证

5.4本章小节

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文