机舱监视与报警

机舱监视与报警盛进路 作用：准确可靠地监视机舱内各种动力设备的运行状态及运行参数 减轻工作强度，提高舒适度 提高设备的可靠性 设备的运行状态、运行参数值及故障报警状态都集中在集中控制室的监视屏上 报警信号延伸到驾驶台、公共场所、轮机长及值班轮机员的住所（无人值班机舱）机舱检测系统的发展历程机舱检测系统的发展历程 随着电子技术和信息技术的发展 60年代以前 70年代以前 80年代 90年代以后故障鉴别故障鉴别 TTHTLt正常 故障 正常 故障 正常 A B C 图12.1 温度变化图形监测参数的类型及其特点监测参数的类型及其特点 一类是开关量，另一类是模拟量。何为开关量、何为模拟量监测方式监测方式 连续监测方式连续监测方式 对机舱内的所有监测点实现同时连续监测 扫描监测方式扫描监测方式 采用这种监测方式的系统有采样矩阵常规型巡回检测和微机控制的监测系统两种。扫描监测即监测系统以一定的时间间隔，依次巡回检测各监测点参数。监视与报警的功能监视与报警的功能 故障报警故障报警 通常故障或长时故障，短时故障 参数显示与报警的指示参数显示与报警的指示 打印记录打印记录 参数打印记录有定时制表记录和召唤记录两种。延时报警延时报警 七、失职报警七、失职报警 八、值班报警八、值班报警值班报警主要用于轮机员交接班时的信号联络值班报警主要用于轮机员交接班时的信号联络 九、功能试验九、功能试验 试灯按钮和功能试验按钮 十、自检十、自检（十一）备用电源的自动投入（十一）备用电源的自动投入监视与报警系统的组成监视与报警系统的组成 分布在机舱各监视点的传感器；安装在集中控制室内的监视屏和控制柜，安装在驾驶台、公共场所、轮机长和轮机员住所的延伸报警箱。传感器是监视和报警系统信息获取装置，模拟量传感器是把被测参数变换成连续变化的电信号即模拟量信息，它适用于即要监视运行设备是否正常，又要随时显示其各监视点参数值的情况。开关量它仅适用于监视运行设备是否正常的监视点，而不能用于参数的测量显示。报警控制单元是系统的核心单元 模拟量报警控制单元；开关量报警控制单元；马达转速报警控制单元和主机排烟温度报警控制单元 故障报警原理 开关量控制单元(1)控制故障指示灯间断闪亮，进入快闪状态；(2)发出声响报警启动信号至警报器控制单元，使机舱内的电笛声响，旋转灯闪烁，集控室内的蜂鸣器蜂鸣，进入声响报警状态；(3)在机舱无人值班的情况下，输出分组报警信号至延伸报警控制单元，由延伸报警控制单元归类分组后把机舱报警延伸至驾驶室监视屏、公共场所、轮机长及值班轮机员居住舱室，实现分组延伸报警；图12.4 开关量报警控制单元组成开关量传感器故障灯声响启动分组报警故障打印闭 消 闪 试锁 闪 光 灯试验VAVF输入延时逻辑判断(4)对重要监视点，输出故障打印触发信号至故障打印控制单元，自动打印故障日期，名称及内容。整个系统进入故障报警状态，同时启动三分钟失职报警计时 模拟量报警控制单元模拟量报警控制单元 报警控制电路板的更换报警控制电路板的更换 (1)保证更换插板后其上限报警或下限报警的形式不变。即检查插板上的上、下限报警跨接线是否一致，若不一致，则调换跨接线，使其一致，(2)保证更换插板后送到显示单元的显示识别信号不变。即检查插板上的显示识别发送电路，确保各开关位置或接线一致，相关电阻的阻值一致，否则会出现显示混乱的现象。(3)保证更换插板后输入测量电路的零位和量程不变。这可通过按测量值显示按钮，观察显示值与实际值是否相符予以核实。如显示值与实际值不符，可通过零位和量程调整使其一致。(4)保证更换插板后的报警值保持不变。这可通过按报警值显示按钮，从显示读数上比较确认。如与原报警值不同，可相应调节报警值设定电位器，使其符合。延伸报警 一方面必须把故障报警信号送到驾驶室 另一方面必须把故障报警信号传送到轮机值班人员的住处以及轮机长住处和公共场所 报警延伸报警延伸(1)驾驶室操纵台上值班报警系统的显示操纵部分；(2)轮机长室和公共场所各设的大体上一样的显示操纵设备；(3)各轮机员住处的显示操纵设备。(1)轮机员在机舱值班（2）港口停泊，值班轮机员不在机舱 （3）船舶海上航行，轮机员不在机舱计算机监视系统 集中型、分散型和集散型(网络型)各自的特点微机机舱监视报警原理微机机舱监视报警原理 集散控制形式集散控制形式上位机下位机下位机下位机图6-5 集散控制形式系统结构图计算机监测系统组成系统主要环节系统主要环节 微机 开关量输入接口 开关量输出接口 模拟量输入接口 模拟量输出接口 传感器微机组成1.CPU由运算器和控制器组成2.存储器存储器的存取速度影响计算机运算速度三个指标:容量、存取速度、价格3.I/O接口4.总线CPU 组成 运算器完成算术运算和逻辑运算（ALU ArithmeticLogical Unit）一次运算二进制数的位数（8、16、32、64）来衡量其性能高低 控制器控制器是产生一系列控制信号以指挥计算机运行，完成对指令的解释和执行开关量接口开关量输入部分工作原理 当一个足够大(TTL48V)的外部电压信号经过本卡上的电阻R*与R分压后驱动光电耦合器的发光二极管发光，使光电三极管导通，并在5.1K 电阻上建立一个高电平信号，这个信号经过整形后即可通过三态门读入计算机数据总线。反之，当外部电压信号为零或足够小时，计算机读入的即为低电平信号。电阻R*是一个限流保护电阻，对应输入的每一路用编号R1R16 表示，插在焊接排上，用户可以根据现场信号电压幅度而自行更换(出厂时为470)。开关量输出部分工作原理开关量输出部分工作原理 本卡工作时，计算机送“1”使驱动器三极管导通，计算机送“0”使驱动器三极管截止。本卡上的输出驱动器件ULN2003中内部带有吸收二极管，可有效地吸收感性负载启动时产生的达600mA的峰值电流。所有的开关量输出信号均带有锁存功能。当CPU对设定的一个IO地址执行一次写操作，就送出了一组（8路）输出信号。当主机加电启动或使用RESET开关使主机硬复位时，本卡上的复位清零电路使各组输出均为零，即驱动器三极管截止。模拟量输入接口模拟量输入接口 将模拟量传感器输送过来的传感器送来的信号转换成数字量给计算机（要经过转换电路）组成 模拟量传感器把温度、压力、流量等转换成电压信号 变送环节把检测信号转换成微弱电压信号并放大多路开关环节 便于使用一个A/D转换器 采用多路开关芯片图12.11 模拟量输入通道工作原理N 2 1 0d读写A/D转换结果送A寄存器ABDBCPUA寄存器寄存器双向传送器锁存器光电隔离N位A/DGMPX多路开关放大保持器MPX译码器现场模拟量输入信号I/O译 码器延时1延时2MPX铂电阻及其转换电路译码器译码器 把代码转换成原来信息的过程 把代码或地址码还原成一个选通脉冲二二四译码器电路四译码器电路 1A0A1D表示地址总线的地址码0DD型触发器模拟量输入接口 模拟量输入接口电路的作用是将现场传感器采集的温度、压力等模拟量信号转换成相应的二进制数并输入到计算机 图12.12 铂电阻及其变送电路多路开关环节 多路模拟量输入信号共用同一个A/D转换器，这就需要一种转换电路，依次地将各路模拟量信号转接到A/D转换器的输入端，以便分时地对各路模拟量信号进行A/D转换 多路开关译码器(MPX译码器)环节 0 10 1A0A1CP00011011图12.13 二四译码器电路3210D1D0图12.14 GMPX和MPX多路开关的选通放大保持环节 放大保持环节的作用是把毫伏级电压输入信号放大到A/D转换器所需要的输入范围。模/数(A/D)转换器 图12.15 A/D转换方框图N位输出启动信号输入信号参考电压A/D图12.16 ADC0809VREFSTARTD7D6D5D4D3D2D1D0Vin7Vin6Vin5Vin4Vin3Vin2Vin1Vin0A2 A1 A0ADC0809光电隔离环节 1.作用 2.结构图12.17 光电隔离电路暂存器 暂存器是用来暂存数据信息的寄存器，在I/O接口电路中，暂存器即是接口电路中的I/O设备寄存器。它由寄存器和三态门组成 图12.18 暂存器原理图三态门寄存器ROnOn-1O0In-1 InI0D0DN-1DN双向传送器 双向传送器是计算机数据总线与I/O接口板数据总线之间连接的纽带，CPU向I/O接口寄存器中读写数据时，都要通过双向传送器的选通控制，否则，CPU数据总线与I/O接口数据总线之间处于完全断开状态。图12.19 一位双向传送器电路图DirBTO CPUEnaI/O地址译码器 图12.11 模拟量输入通道工作原理N 2 1 0d读写A/D转换结果送A寄存器ABDBCPUA寄存器双向传送器锁存器光电隔离N位A/DGMPX多路开关放大保持器MPX译码器现场模拟量输入信号I/O译码器延时1延时2MPX延时电路 选板选通多路开关A/D转换结果送CPUA/D转换时间启动A/D采样保持时间延时2延时1图12.20 模拟量输入时序工作原理 1)CPU执行对该板进行输入/输出控制的I/O指令或存数指令时，指令的地址码部分经地址总线被送到该板的地址译码器上，译码选通该板，并在“写”信号的配合下，对双向传送器进行选通和传送方向控制。2)在置双向传送器以正确的传送方式后，将用于选通多路开关的地址码从数据总线上传送到多路开关译码器，译码选通多路开关，将模拟量输入信号连接到A/D转换器的输入端。与此同时，延时器1开始延时，以保证多路开关和放大保持器工作稳定，信号输入可靠。3)在延时1结束时，在A/D转换器的“START”端产生启动信号，启动A/D转换器，对刚接通的模拟量输入信号进行模/数转换。与此向时，延时器2开始延时，为A/D转换提供了一个足够的A/D转换时间。4)在延时2结束时，A/D转换已经完成，此时，在I/O地址和“读”信号的控制下，将保存在暂存器中的A/D转换结果，读进CPU中。开关量输入接口 开关量输入接口的功能是将开关量传感器、控制台和控制箱上的开关状态输入到计算机中。两种方法:在大型机舱集中监测系统 在小型计算机监控系统中 A0 A1 Am图12.21 开关量输出接口+5V+24V+24VKK2光电隔离R1K1读命令DnDn-1Dn-2D0InIn-1In-2I0n位锁存器CS三态门缓冲器CS地址译码器开关量输出图12.22 开关量输出接口模拟量输出接口 模拟量输出接口能将计算机送出的数字量转换成相应的模拟量电流或电压信号，并将其送往相应的模拟量输出设备 图12.23 模拟量输出接口