基于PAC控制器的柴油机监测报警系统的设计

摘要：通过PAC控制器对柴油机的热工参数进行实时监测，实现柴油机监测报警及安全保护的自动化。本系统以模块化为设计方向，通过选取可靠性高、性能稳定的PAC控制器来构建柴油机的监测报警系统。

关键词：PAC控制器；柴油机；监测报警；模块化

中图分类号：665.1文献标识码：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

随着计算机技术的飞跃发展，柴油机的自动化控制及监测报警基本上都运用了微计算机技术。监测报警装置的核心器件是其控制器，可编程自动化控制器（PAC）兼具可编程控制器(PLC)的逻辑控制、PC的处理于一体的单元，是智能信息技术的优秀结合体。

2监测报警系统的功能

柴油机在运行时如果热工参数异常将影响柴油机的性能，严重的如超速则会损坏柴油机。因此建立一套完整的监测报警系统不但可以实时监测柴油机的运行状况，同时可以通过设置报警阀值发出声光报警，甚至自动停车来保护柴油机的安全运行。

本柴油机监测报警系统能实现多种介质热工参数的实时监测，包括：①转速传感器脉冲频率信号；②压力变送器4~20mA电流信号；③温度传感器PT100热电阻信号；④排气温度热电偶K分度信号以及多路I/O口用于开关量输入输出信号等，以上信号均通过多通道数据采集模块进入监测报警系统，并通过显示模块将参数实时显示，同时存储该参数的报警时间及数值，方便操作者查看和及时处理故障点。

3硬件系统设计

Win-PAC和i-PAC是泓格科技基于WinCE和MiniOS7操作系统的PAC产品，它不但具备PLC的逻辑控制功能，也具备PC技术强大的数据处理、存储以及与人机界面操作，因此PAC控制器具备复杂的逻辑控制、数据处理、人机界面等庞大的功能，已被广泛应用在各种自动化领域，包括船舶自动化、工厂流水线等各种行业。本系统以模块化为主要设计方向，系统结构如图1所示，整个监测报警系统硬件分别由报警模块、安全保护模块以及人机操作界面组成。

图1 监测安保系统结构图

报警系统采用工业级PAC控制器WP-8841型，采用Windows CE操作系统，具有96兆内存及可扩展2G存储卡，存储热工参数发生报警的时间及数值；配备VGA接口与人机界面连接、网络连接用于电脑软件监测及调试，本模块支持多类型的I/O数据采集卡，卡插槽数多达8个，并具有双电源输入并无间断自动切换、双看门狗功能等冗余功能，报警系统结构如图2所示。

图2报警系统结构图

安保系统独立于报警系统，因其采集量和I/O口较少，因此采用PAC控制器IP-8441型，该控制器采用MiniOS7操作系统，该系统是DOS嵌入式操作系统，具有极短的启动时间及检测时间，更适用于安保系统，其同样具有WP-8841的多种双重保护机制实现冗余功能，安保系统结构如图3所示。

图3 安保系统系统结构图

人机操作界面采用工业级触摸液晶屏，工作温度高达70℃，选用TFT真彩LED液晶面板，其采用的嵌入式金属板模组安装具有三防防护，其自带VGA接口与PAC控制器实时通讯显示，与我们所用的电脑主机与显示器连接一样方便简单。

4数据采集系统设计

与PAC控制器匹配的I/O采集卡选用I-8K系列模块，这些模块对于WinPAC控制器都具有通用性，并支持热插拔功能。数据采集系统分为以下几个子系统：

（1）温度传感器信号采用I-87015PW型热电阻输入模块，采样速率为12Hz，可同时采集PT100、PT1000、CU50、CU100等热电阻信号；

（2）压力变送器4~20mA电流信号采用I-87017W型电压电流输入模块，采样速率为10 Hz，可同时采集±10 V电压或4~20mA电流信号；

（3）排气温度信号采用I-87018W型热电偶输入模块，采样速率为10 Hz，可同时采集J、K、N等分度号信号，柴油机排气温度热电偶信号均为K分度号，本模块也采用K分度号；

（4）开关量输入输出信号采用I-8040PW型I/O模块，其输入阻抗为4.7 kΩ，负载驱动能力大且对信号源影响小，并具有隔离功能，使模块在工作时不会受到接地共模干扰等因素影响；

（5）转速信号采用I-8084W频率模块，其工作模式可为频率信号、阶跃信号或者Counter，输入频率高达250 KHz，而实际使用中我们只应用其频率信号模式。

5结语

柴油机监测报警系统最主要的是可靠性要高，它能在柴油机发生故障时发出声响，当故障恶化涉及柴油机的运行安全时起到停车保护的作用，而智能化的监测报警系统可以在此基础上使操作人员在日常使用及维护中更方便快捷。本监测报警系统总体简单紧凑，报警系统、安保系统均采用模块化组件，各子系统之间相互独立且采用通讯连接，简单且实时性高，达到了柴油机监测装置的智能化。

参考文献

[1] 刘金琨. 先进PID控制及其MATLAB仿真[M]. 北京: 电子工业出版社,

2003.[6].

[2] 阳宪惠. 现场总线及其应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 1996.

[3] 王琪.船舶机舱监测报警系统的应用现状及发展趋势[J]. 机电设备,

2007(6).

作者简介：温进超（1985-），男，助理工程师。主要从事发动机电气设计工作。

吴敏（1986-），男，助理工程师。主要从事发动机电气设计工作。

收稿日期：2014-01-02

国际动态

日本一月新船订单大增

日前，日本船舶出口商协会公布，日本造船厂在2014年1月共获得26艘143万GT（658195 CGT）新船出口订单，同比大幅增长170%，并持续5个月新船出口订单超过100万GT。新获得的26艘新船订单包括15艘散货船（4小灵便型、9艘大灵便型、1艘巴拿马和1艘矿砂船），4艘集装箱船、2艘汽车运输船、3艘LPG船和2艘成品油船。

推荐访问:柴油机 报警系统 控制器 监测 设计