CN101750559B - 船用主柴油机遥控装置的测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及模拟测试装置技术领域，具体地说是一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：包括蜂鸣器、显示仪表、操作显示主面板，操作显示主面板的模拟控制单元是在线路板上焊设包括开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元、指示报警单元，开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元的信号输出端分别连接至被测试的主柴油机遥控装置对应的信号输入端，主柴油机遥控装置的相应信号输出端分别连接至操作显示主面板上的对应指示报警单元、蜂鸣器和显示仪表；本发明同现有技术相比，是一款通用的测试设备，模拟输入信号全面，输出直观，可模拟主柴油机遥控所需要的各类信号，适用于不同类型的船舶主柴油机遥控装置的模拟调试。
Description
[技术领域]
本发明涉及模拟测试装置技术领域，具体地说是一种船用主柴油机遥控装置的测试设备。
[背景技术]
对于现代自动化船舶的操控，都安装了主柴油机遥控系统，以实现对船用主柴油机的运行控制。不同的船舶，不同的主柴油机类型，往往使用的是不同功能品牌的主柴油机遥控装置，由各生产厂商对各自的遥控装置负责，但对于主柴油机生产厂或者船厂来说，并没有一套通用的用来模拟调试主柴油机遥控装置的测试设备，以至于往往需要在系统安装到位后，耗费更多的时间和精力进行遥控装置对主柴油机的联调。
[发明内容]
本发明的目的就是克服现有技术的不足，而提供的一种测试装置，来模拟船舶主柴油机所需的多种启动、运行、故障等信号，实现对主柴油机遥控装置功能进行测试，特别是转速模拟单元为该测试装置的核心单元。
为实现上述目的，设计一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：包括蜂鸣器、显示仪表、操作显示主面板，操作显示主面板包括接有显示单元的模拟控制单元，所述的模拟控制单元是在线路板上焊设包括开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元、指示报警单元，所述的开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元的信号输出端分别连接至被测试的主柴油机遥控装置对应的信号输入端，主柴油机遥控装置的相应信号输出端分别连接至操作显示主面板上的对应指示报警单元、蜂鸣器和显示仪表；
所述的开关量信号单元包括15路带环路电阻的故障停机信号、15路带环路电阻的故障降速信号、23路信号开关和11路备用开关；
所述的模拟量信号单元包括10路由1K电阻与5K可变电阻组合而成的模拟信号输入电路，其中3路分别为启动空气压力、扫气压力、转速模拟信号，另7路作为自定义的模拟信号输入；
被测试的主柴油机遥控装置的转速控制输出信号或模拟量信号单元其中一路模拟信号经跳线开关选择后，作为转速模拟输入信号连接至转速模拟单元，经转速模拟单元内的放大电路处理后，获得一电压参考值；该电压参考值依次经转速模拟单元内的电压-频率转换器AD537和计数器74LS191编码后输出一数值，此数值再由转速模拟单元内的控制驱动芯片82S137输出控制数字电路的通断，获得不同频率的脉冲输出作为转速信号，经转速模拟单元的DGS端和AC4端输出脉冲至主柴油机遥控装置的转速检测输入端。
23路开关量信号包括涉及主柴油机启动的启动空气分配器关闭ST.AIR DIST.BLK、启动空气分配器打开ST.AIR DIST.IN S.、主启动阀关闭MAIN ST.V.BLK、主启动阀打开MAIN ST.V.IN S.、调速器啮合GOV.ENGAGED、调速器脱开GOV.DISCONN.、盘车机啮合TURN.GEARENGAGED、盘车机脱开TURN.GEAR DISCONN.、控制空气压力低CTR.AIR PRESS.L.、安全压力低SAFETYAIR PRESS.L.；涉及主柴油机运行的停机越控SHD OVERRIDE、降速越控SLD OVERRIDE、机旁手动停车LOCAL MAN.IN STOP、机旁控制LOCAL CONTROL、驾控/集控转换ECR/BR SWITCH、遥控REMOTE CONTROL、燃油泵穿刺FUEL PUMP PUNCT.、燃油凸轮正车FUEL CAM AHEAD、燃油凸轮倒车FUEL CAMASTERN；涉及主柴油机转速传感器故障的4路故障信号RPM PICK UP1.1/1.2/2.1/2.2。
所述的指示报警单元设有26路，每路由1K电阻与指示灯串联而成，其中1路为报警指示ALARM，至少11路为备用SPARE，其余信号指示包括：故障停机SHD INDICATION、机旁控制LOCAL CONTROL、辅控单元停α助油BCU STOP ALPH.LUB、主控单元停α助油器MCUSTOP ALPH.LUB、驾驶室控制BRIDGE CONTROL、集控室控制ECRCONTROL、完车FWE、错向WRONG WAY以及故障停车SHD SOL.V/V、启动START SOL.V/V、停车STOP SOL.V/V、正车AHEAD SOL.V/V、倒车ASTERN SOL.V/V、慢转SLOW TURN.SOL.V/V各类输出阀动作指示。
所述的蜂鸣器有4路，连接主柴油机遥控装置的输出，驾驶室和集控室各一个蜂鸣器作为报警输出，另外两个分别作为船舶车钟转换控制位的声音提示。
所述的显示仪表包括主柴油机转速表、主柴油机负荷表、启动空气压力表、扫气压力表。
显示主面板上所设的模拟量信号包括4-20mA、0-10V、+/-10V的模拟量。
所述的主柴油机遥控装置的转速控制输出信号为+/-10V。
本发明同现有技术相比，是一款通用的测试设备，模拟输入信号全面，输出直观，可模拟主柴油机遥控所需要的各类信号，适用于不同类型的船舶主柴油机遥控装置的模拟调试。
[附图说明]
图1为本发明的连接示意图。
图2为本发明的原理框图。
图3为本发明实施例中测试设备的转速模拟单元与被测主柴油机遥控装置间信号处理的流程框图。
图4为本发明实施例中测试装置选择控制位置后，主柴油机遥控装置启动、停车运行流程框图。
图5为本发明实施例中测试装置发出故障停机信号或故障降速信号后主柴油机遥控装置进行判断的流程框图。
图6为本发明中转速模拟单元的电路图。
图7为本发明中模拟控制单元的面板示意图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一、硬件连接，参见图1、图6、图7。
船用主柴油机遥控装置的测试设备，包括蜂鸣器、显示仪表、操作显示主面板，操作显示主面板为该测试设备的核心控制部件，该操作显示主面板设有显示单元和模拟控制单元，模拟控制单元的线路板上焊设包括开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元，以及指示报警单元。
所述的开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元的信号输出端分别连接被测试装置，即主柴油机遥控装置对应的信号输入端，主柴油机遥控装置的不同信号输出端根据需要分别连接至操作显示主面板上的相应指示报警单元、蜂鸣器和显示仪表。
所述的模拟量信号单元采用10路由1K电阻与5K可变电阻组合而成的模拟信号输入电路，其中3路分别为启动空气压力、扫气压力、转速模拟信号，另7路作为自定义的模拟信号输入；
被测试的主柴油机遥控装置的转速控制输出信号或模拟量信号单元中其中一路模拟信号经跳线开关选择后，作为转速模拟输入信号连接至转速模拟单元，经转速模拟单元内的放大电路处理后，获得一电压参考值；该电压参考值依次经转速模拟单元内的电压-频率转换器AD537和计数器74LS191编码后输出一数值，此数值再由转速模拟单元内的控制驱动芯片82S137输出控制数字电路的通断，获得不同频率的脉冲输出作为转速信号，经转速模拟单元的DGS端和AC4端输出脉冲至主柴油机遥控装置的转速检测输入端。
开关量信号单元包括15路带环路电阻的故障停机信号、15路带环路电阻的故障降速信号、23路信号开关、11路备用开关。
所述的指示报警单元设有26路，每路由1K电阻与指示灯串联而成，其中1路为报警指示ALARM，至少11路为备用SPARE，其余信号指示包括：故障停机SHD INDICATION、机旁控制LOCAL CONTROL、辅控单元停α助油BCU STOP ALPH.LUB、主控单元停α助油器MCUSTOP ALPH.LUB、驾驶室控制BRIDGE CONTROL、集控室控制ECRCONTROL、完车FWE、错向WRONG WAY以及故障停车SHD SOL.V/V、启动START SOL.V/V、停车STOP SOL.V/V、正车AHEAD SOL.V/V、倒车ASTERN SOL.V/V、慢转SLOW TURN.SOL.V/V各类输出阀动作指示。
23路信号开关产生的开关量信号包括涉及主柴油机启动的启动空气分配器关闭ST.AIR DIST.BLK、启动空气分配器关闭打开ST.AIRDIST.IN S.、主启动阀关闭MAIN ST.V.BLK、主启动阀打开MAIN ST.V.IN S.、调速器啮合GOV.ENGAGED、调速器脱开GOV.DISCONN.、盘车机啮合TURN.GEAR ENGAGED、盘车机脱开TURN.GEARDISCONN.、控制空气压力低CTR.AIR PRESS.L.、安全压力低SAFETYAIR PRESS.L.；涉及主柴油机运行的停机越控SHD OVERRIDE、降速越控SLD OVERRIDE、机旁手动停车LOCAL MAN.IN STOP、机旁控制LOCAL CONTROL、驾控/集控转换ECR/BR SWITCH、遥控REMOTE CONTROL、燃油泵穿刺FUEL PUMP PUNCT.、燃油凸轮正车FUEL CAMAHEAD、燃油凸轮倒车FUEL CAMASTERN；涉及主柴油机转速传感器故障的4路故障信号RPM PICK UP1.1/1.2/2.1/2.2。
所述的蜂鸣器有4路，与主柴油机遥控装置的输出连接，驾驶室和集控室的其中各一个蜂鸣器作为报警输出，另外各一个则作为船舶车钟转换控制位的声音提示。
所述的显示仪表包括主柴油机转速表、主柴油机负荷表、启动空气压力表、扫气压力表。
二、主柴油机遥控装置主要涉及的相关信号，参见图2。
1、
主柴油机启动单元：包括启动空气压力、扫气压力、主启动阀关闭与打开、调速器啮合与脱开、盘车机啮合与脱开、启动空气分配器关闭与打开、控制空气压力低、安全压力低等信号。
主柴油机运行单元：包括停机越控、降速越控、遥控、机旁、驾控/集控转换、燃油凸轮正车/反车、辅助风机运行、燃油泵穿刺和机旁手动停车等信号。
主柴油机故障单元：包括1-15路故障停机信号输入SHD01-SHD15，可定义主滑油进口超低压、凸轮轴滑油超高温、增压器滑油超低压等；1-15路故障降速信号输入SLD01-SLD15，可定义气缸温度偏差偏高、推进块高温、气缸冷却水进口低压等；4路转速传感器故障等信号。
以上3类单元均作为被测主柴油机遥控装置的输入，备有接口与其连接。
2、
指示报警单元：信号指示灯模块发出的各类输出信号指示，包括驾驶室控制、集控室控制、机旁控制、启动、停车、降速、正车、倒车、慢转、完车、错向、故障停车、主控单元停α助油器、辅控单元停α助油器、报警等指示灯和4个报警蜂鸣器。
显示仪表：包括主机转速表、主机负荷表、启动空气压力表、扫气压力表等。
以上2类均作为被测主柴油机遥控装置的输出，均有接口与其连接。
3、
转速模拟单元：是本船用主柴油机遥控装置测试设备的核心单元，可通过与主柴油机遥控装置输出信号的连接，作为其信号输入源，输入要求为+/-10V，得到相应的输出值，该转速模拟单元的输出与实际船用主柴油机转速传感器输出方式一致，以脉冲信号的方式反馈至主柴油机遥控装置供其处理；同时也可通过跳线开关，选择利用操作显示面板上的5K欧姆变阻器，手动模拟主柴油机转速值变化。
起动条件涉及较多的主柴油机遥控相关参数，均可由测试设备中操作显示主面板上所设的最常用的开关量和4-20mA、0-10V、+/-10V的模拟量来模拟输入，这些参数定义规范、全面，与实际船舶主柴油机完全匹配，适合连接不同的主柴油机遥控装置进行信号的模拟和流程的诊断。
当选择操作显示主面板上不同的信号开关时，主柴油机遥控装置将根据这些变化作出不同的响应，根据自身程序判别，致使输出变化，例如主柴油机停车阀的输出动作、报警显示器的闪亮、蜂鸣器的响起等。测试者可根据需要，模拟选择不同的输入信号，通过观察相应指示报警单元输出指示灯或相关显示仪表上的数据，来确定被测试的主柴油机遥控装置程序是否符合要求或达到所需的功能。
操作时，可通过操作显示主面板上的表示机旁控制、驾控/集控转换、开关选择，来向被测试的主柴油机遥控装置发送不同的操控位置，控制位置逻辑关系见下表：
| 控制位置\输入 | 机旁 | 遥控 | 桥楼/集控室切换 |
| 驾控室 | 0 | 1 | 1 |
| 集控室 | 0 | 1 | 0 |
| 机旁 | 1 | 0 | × |
其中，0表示打开；1表示闭合；×表示两者皆可。
三、下面通过操作显示主面板上给出的模拟信号或开关量信号，来对主柴油机遥控装置的相关性能进行模拟测试，参见图3-图5。
(1)、测试装置转速模拟单元与被测主柴油机遥控装置间信号处理的流程如下：
1、开始；2、被测装置给出运行指令；3、判断是否满足运行条件；4、如不满足运行条件，则测试设备声光报警后，即相应指示灯亮和蜂鸣器蜂鸣，被测装置中的转速单元给出转速＝0后，结束；5、如满足运行条件，则转速模拟单元给出对应转速反馈信号；6、判断是否有故障信号；7、有故障信号，则测试设备声光报警后，转速单元给出转速＝0后，结束；8、没有故障信号，则被测装置给出停车指令；转速单元给出转速＝0后，结束。
(2)、通过测试装置中操作显示主面板选择控制位置的信号开关后，主柴油机遥控装置启动、停车运行流程如下：
1、开始；2、选择控制位置；3、主柴油机遥控装置给出运行命令，如全速前进；4、判断满足起动条件否；5、不满足启动，则重新调整操作显示主面板上输入信号后，返回至主柴油机遥控装置给出运行命令；6、满足启动条件，则启动阀、前进阀指示灯亮；7、给出燃油凸轮正车信号；8、转速模拟单元增大转速信号；9、判断主柴油机转速是否大于最低运行值；10、如不大于最低运行值，则直接判断启动时间是否大于设定值；如大于最低运行值，则启动阀、前进阀指示灯相继熄灭后，判断转速在临界转速范围内是否超过设定时间；11、如超过设定时间，则直接激活报警指示和蜂鸣器，启动失败，来到操作显示主面板上的停车阀指示灯点亮这一步；如不超过设定时间，则判断启动时间是否大于设定值；12、如大于设定值时，激活报警指示和蜂鸣器，启动失败后，来到操作显示主面板上的停车阀指示灯点亮这一步；如不大于设定值时，转速到达设定值启动运行成功后，主柴油机遥控装置给出运行命令，如停车，再来到操作显示主面板上的停车阀指示灯点亮这一步；13、转速模拟单元减少转速信号至0值；14、停车阀指示灯熄灭；15、结束。
(3)、测试装置发出故障停机信号或故障降速信号后主柴油机进行判断的处理流程：
1、开始；2、主柴油机处于运行状态；3、判断是否有故障？4、没有故障，则回到上一步；5、有故障，则激活报警指示和蜂鸣器并判断是否为降速故障；6、是降速故障，则判断操作显示主面板上是否给出降速越控信号，没有降速越控信号，则回到主柴油机处于运行状态；有降速越控信号，则转速模拟单元减小转速信号至一稳定值后，结束；7、不是降速故障，则判断是否为停机故障；8、不是停机故障，则回到主柴油机处于运行状态；9、是停机故障，则判断操作显示主面板上是否给出停机越控信号；10、有停机越控信号，则回到主柴油机处于运行状态；11、没有停机越控信号，则故障停车指示灯点亮；12、转速模拟单元减小转速信号至0值；13、故障停车指示灯熄灭；14、结束。
Claims (7)
1.一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：包括蜂鸣器、显示仪表、操作显示主面板，操作显示主面板包括接有显示单元的模拟控制单元，所述的模拟控制单元是在线路板上焊设包括开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元、指示报警单元，所述的开关量信号单元、模拟量信号单元、转速模拟单元的信号输出端分别连接至被测试的主柴油机遥控装置对应的信号输入端，主柴油机遥控装置的相应信号输出端分别连接至操作显示主面板上的对应指示报警单元、蜂鸣器和显示仪表；
所述的开关量信号单元包括15路带环路电阻的故障停机信号、15路带环路电阻的故障降速信号、23路信号开关和11路备用开关；
所述的模拟量信号单元包括10路由1K电阻与5K可变电阻组合而成的模拟信号输入电路，其中3路分别为启动空气压力、扫气压力、转速模拟信号，另7路作为自定义的模拟信号输入；
被测试的主柴油机遥控装置的转速控制输出信号或模拟量信号单元其中一路模拟信号经跳线开关选择后，作为转速模拟输入信号连接至转速模拟单元，经转速模拟单元内的放大电路处理后，获得一电压参考值；该电压参考值依次经转速模拟单元内的电压-频率转换器AD537和计数器74LS191编码后输出一数值，此数值再由转速模拟单元内的控制驱动芯片82S137输出控制数字电路的通断，获得不同频率的脉冲输出作为转速信号，经转速模拟单元的DGS端和AC4端输出脉冲至主柴油机遥控装置的转速检测输入端。
2.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：23路信号开关包括涉及主柴油机启动的启动空气分配器关闭 ST.AIR DIST.BLK、启动空气分配器打开ST.AIR DIST.IN S.、主启动阀关闭MAIN ST.V.BLK、主启动阀打开MAIN ST.V.IN S.、调速器啮合GOV.ENGAGED、调速器脱开GOV.DISCONN.、盘车机啮合TURN.GEAR ENGAGED、盘车机脱开TURN.GEAR DISCONN.、控制空气压力低CTR.AIR PRESS.L.、安全压力低SAFETY AIR PRESS.L.；涉及主柴油机运行的停机越控SHD OVERRIDE、降速越控SLD OVERRIDE、机旁手动停车LOCAL MAN.IN STOP、机旁控制LOCAL CONTROL、驾控/集控转换ECR/BR SWITCH、遥控REMOTE CONTROL、燃油泵穿刺FUEL PUMP PUNCT.、燃油凸轮正车FUEL CAM AHEAD、燃油凸轮倒车FUEL CAM ASTERN；涉及主柴油机转速传感器故障的4路故障信号RPM PICK UP1.1/1.2/2.1/2.2。
3.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：所述的指示报警单元设有26路，每路由1K电阻与指示灯串联而成，其中1路为报警指示ALARM，至少11路为备用SPARE，其余信号指示包括：故障停机SHD INDICATION、机旁控制LOCAL CONTROL、辅控单元停α助油BCU STOP ALPH.LUB、主控单元停α助油器MCU STOP ALPH.LUB、驾驶室控制BRIDGE CONTROL、集控室控制ECR CONTROL、完车FWE、错向WRONG WAY以及故障停车SHD SOL.V/V、启动START SOL.V/V、停车STOP SOL.V/V、正车AHEAD SOL.V/V、倒车ASTERN SOL.V/V、慢转SLOW TURN.SOL.V/V各类输出阀动作指示。
4.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：所述的蜂鸣器有4路，连接主柴油机遥控装置的输出，驾驶室和集控室各一个蜂鸣器作为报警输出，另外两个分别作为船舶车钟转换控制位的声音提示。
5.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：所述的显示仪表包括主柴油机转速表、主柴油机负荷表、启动空气压力表、扫气压力表。
6.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：显示主面板上所设的模拟量信号包括4-20mA、0-10V、+/-10V的模拟量。
7.如权利要求1所述的一种船用主柴油机遥控装置的测试设备，其特征在于：所述的主柴油机遥控装置的转速控制输出信号为+/-10V。
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- 2009-12-31 CN CN2009102478248A patent/CN101750559B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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