CN102541039A

CN102541039A - 绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统

Info

Publication number: CN102541039A
Application number: CN2012100493118A
Authority: CN
Inventors: 李国锋; 赵豆; 卢鹏
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN102541039B

Abstract

本发明涉及绞吸式挖泥船柴油机组的控制装置，具体为一种绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统。本发明解决了现有绞吸式挖泥船采用人工监控无法及时发现设备故障且机舱环境恶劣不适合工人进入操作的问题。绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统，包括PLC监控柜，PLC监控柜由CPU主站、分布式I/O接口从站、触摸屏、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块、以及16路温度巡检仪模块组成；CPU主站包括主站电源模块，CPU模块，第一数字量输入模块，第二数字量输入模块，主站模拟量输入模块，计数模块，以及通讯模块。本发明所述的监控系统实现了对柴油机及辅机的全自动监控，可广泛适用于绞吸式挖泥船。

Description

绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统

技术领域

本发明涉及绞吸式挖泥船柴油机组的控制装置，具体为一种绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统。

背景技术

5000m³/h非自航绞吸式挖泥船的机舱内安装有两台功率为6590kW的原装德国道依茨可燃重油柴油机、以及辅机；辅机包括重油分离机、黏度控制器、润滑油分离机、润滑油自动过滤器、漏油箱、盘车装置、高温冷却水泵、低温冷却水泵、海水泵、喷油嘴冷却器、预润滑泵、密封油泵、曲轴箱通风机、调速电机、启动电磁阀、停机电磁阀、急停电磁阀等。挖泥船总装机功率达到了15300kW，最大挖深达到了30m。目前对于柴油机组、辅机的控制都是人工监控，存在以下问题：柴油机的工作状况严重依赖于操作人员的经验知识，无法及时发现设备故障；当5000m³/h非自航绞吸式挖泥船的大功率柴油机及辅机设备运行时，机舱的工作环境温度高，噪音大，完全不适于工人进入机舱进行手动操作，所以研制和开发非自航电动绞吸式挖泥船柴油机组自动监控系统具有非常重要的意义。

发明内容

本发明为了解决现有绞吸式挖泥船采用人工监控无法及时发现设备故障且机舱环境恶劣不适合工人进入操作的问题，提供了一种绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统，包括设于控制室内且与机舱内柴油机及辅机相连的PLC监控柜，PLC监控柜由CPU主站、分布式I/O 接口从站、触摸屏、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块、以及采用MODBUS协议通讯的16路温度巡检仪组成；CPU主站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的主站电源模块，CPU模块，用于检测柴油机及辅机的报警、故障、状态反馈信号的第一数字量输入模块，用于检测柴油机的面板上操作信号的第二数字量输入模块，通过继电器控制柴油机及辅机运行的数字量输出模块，用于检测柴油机及辅机的压力信号的主站模拟量输入模块，用于检测柴油机及辅机转速的计数模块，以及带有对外DP网络接口的通讯模块（即第一数字量输入模块、第二数字量输入模块、数字量输出模块、主站模拟量输入模块、通讯模块均与CPU模块通过背板总线连接器相连）；分布式I/O从站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的从站电源模块，与CPU模块的DP端口通过PROFIBUS-DP通信电缆连接的分布式I/O接口模块，以及用于检测柴油机及辅机的压力、温度信号的模拟量输入模块（即模拟量输入模块与分布式I/O接口模块通过背板总线连接器相连）；触摸屏的DP接口分别通过PROFIBUS-DP通信电缆与分布式I/O接口模块的DP接口、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的DP接口相连；16路温度巡检仪的RS485接口通过RS485通信电缆与MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的RS485接口相连。

工作时，如图2所示，首先通过CPU主站的第二数字量输入模块采集柴油机面板上启动按钮的启动信号；如果启动后CPU主站的第一数字量输入模块、第二数字量输入模块、主站模拟量输入模块、计数模块，从站的模拟量输入模块，16路温度巡检仪均采集信号并提供给CPU主站的CPU模块；CPU模块首先将采集到的数据与设定值比较判断是否报警并统计报警数目，接着判断是否故障并统计故障数目；当柴油机出现故障时CPU模块经数字量输出模块通过继电器控制柴油机及辅机紧急停车；当柴油机没有故障时，CPU模块根据采集到的数据判断是否满足辅机工作条件要求，如满足则CPU模块经数字量输出模块通过继电器控制辅机启动并继续判断是否满足柴油机工作条件要求，如满足则经数字量输出模块通过继电器控制柴油机启动；启动后运行过程中通过CPU主站的第二数字量输入模块采集柴油机面板上停机按钮的信号，如有则CPU模块经数字量输出模块通过继电器控制柴油机和辅机停机，如没有则继续采集是否有急停按钮的信号，如有则经数字量输出模块通过继电器控制柴油机和辅机急停，如没有则继续循环检测；同时所有的数据都可从触摸屏上直接观测，也可将通讯模块的对外DP网络接口与其它控制室的控制柜相连进行数据交换，从而可对机舱内柴油机及辅机进行控制。

本发明所述的监控系统实现了对柴油机及辅机的全自动监控，解决了现有绞吸式挖泥船采用人工监控无法及时发现设备故障且机舱环境恶劣不适合工人进入操作的问题，可广泛适用于绞吸式挖泥船。

附图说明

图1是本发明的连接示意图。

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式

绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统，包括设于控制室内且与机舱内柴油机及辅机相连的PLC监控柜，PLC监控柜由CPU主站、分布式I/O 接口从站、触摸屏、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块、以及采用MODBUS协议通讯的16路温度巡检仪组成；CPU主站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的主站电源模块，CPU模块，用于检测柴油机及辅机的报警、故障、状态反馈信号的第一数字量输入模块，用于检测柴油机的面板上操作信号的第二数字量输入模块，通过继电器控制柴油机及辅机运行的数字量输出模块，用于检测柴油机及辅机的压力信号的主站模拟量输入模块，用于检测柴油机及辅机转速的计数模块，以及带有对外DP网络接口的通讯模块；分布式I/O从站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的从站电源模块，与CPU模块的DP端口通过PROFIBUS-DP通信电缆连接的分布式I/O接口模块，以及用于检测柴油机及辅机的压力、温度信号的模拟量输入模块；触摸屏的DP接口分别通过PROFIBUS-DP通信电缆与分布式I/O接口模块的DP接口、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的DP接口相连；16路温度巡检仪的RS485接口通过RS485通信电缆与MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的RS485接口相连。

具体实施时，如图1所示，PLC监控柜中各个模块的具体作用如下：

CPU主站的第一数字量输入模块用于检测柴油机及辅机的报警信号，如密封油箱低位、漏油箱高位、润滑油箱高位、润滑油箱低位、燃油过滤器压差、滑油过滤器压差等的报警信息；同时检测柴油机及辅机的故障信号，如漏油箱故障、黏度单元故障、滑油分离机故障、重油分离单元故障、滑油过滤器故障等；还检测柴油机和辅机的运行状态信号，如高温冷却水泵、低温冷却水泵、海水泵的运行状态等。

CPU主站的第二数字量输入模块用于检测柴油机及辅机的操作控制信号，如柴油机面板上的启动按钮、停止按钮、急停按钮的信号。

CPU主站的数字量输出模块：所有的柴油机及其辅机的信号输入到CPU模块后CPU模块对信号进行分析和处理，判断柴油机及辅机运行工作条件是否满足，满足时通过预定的控制逻辑经数字量输出模块通过继电器向柴油机及辅机发出控制信号，实现对柴油机及辅机的自动控制。如辅机密封油泵启动或停机；柴油机主机启动、停止或急停。

CPU主站的主站模拟量输入模块用于检测柴油机及辅机的压力信号，如曲轴箱压力、喷油嘴冷却压力、滑油压力、燃油压力、控制空气压力、启动空气压力、密封油压力、高温水压力等。

CPU主站的计数模块用于检测柴油机转速、A组涡轮转速、B组涡轮转速等。

分布式I/O 接口从站的模拟量输入模块用于检测柴油机及辅机的压力信号，如低温水压力、进气压力、海水泵压力等信号；同时检测柴油机及辅机的温度信号，如喷油嘴冷却进机温度、滑油进机温度、燃油进机温度、高温水进机温度、低温水进机温度、海水泵进机温度、出口排气温度等。

16路温度巡检仪用于检测和显示发动机主轴承温度，发电机定子温度、轴承温度等。

上述监控系统的具体工作过程如下：

1、信号采集：CPU主站的第一数字量输入模块、第二数字量输入模块、主站模拟量输入模块、计数模块，从站的模拟量输入模块，16路温度巡检仪均采集信号并提供给CPU主站的CPU模块。

2、信号处理：CPU模块将采集到的信号与设定值相比判断是否有报警信号并统计报警信号数量，接着判断是否有故障信号并统计故障信号数量；如检测曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过0.3bar报警，超过0.35bar故障；柴油机转速超过610rpm报警，超过660rpm故障等。

3、操作信号检测：CPU模块通过第二数字量输入模块获得当前用户的操作信息，即是否启动、或停止、或急停。

4、对柴油机及辅机的控制：CPU模块的控制信号经过数字量输出模块输出到继电器，从而通过继电器控制柴油机及辅机的启动、停止、急停。

4.1、PLC监控柜为漏油箱、盘车装置、喷油嘴冷却器、重油分离机、黏度控制器、滑油分离机、滑油自动过滤器直接供电，不进行控制。

4.2、预润滑泵：PLC监控柜为其供电。当柴油机转速大于0且滑油压力小于3.9bar或转速在200rpm以下，预润滑泵自动运行；在柴油机停机后10分钟内，预润滑泵依然自动运行；否则，预润滑泵停止。

4.3、密封油泵：PLC监控柜为其供电。当柴油机转速大于0，密封油泵自动运行；在柴油机停机后10分钟内，密封油泵依然自动运行；否则，密封油泵停止。

4.4、曲轴箱通风机：PLC监控柜为其供电。当柴油机转速大于0，曲轴箱通风机自动运行；在柴油机停机后10分钟内，曲轴箱通风机依然自动运行；否则，曲轴箱通风机停止。

4.5、PLC监控柜为以下负载提供控制信号（启动或停止信号）：高温冷却水泵，低温冷却水泵，海水泵，发电机冷却泵，发电机通风机进，发电机通风机出。当柴油机转速大于0，负载自动运行；在柴油机停机后10分钟内，负载依然自动运行；否则，负载停止。

4.6、防露加热器：PLC监控柜为其供电。在柴油机启动后，自动停止加热。

5、PLC监控柜对柴油机的控制：

5.1、柴油机启动：当启动条件满足时，CPU模块经数字量输出模块通过继电器使启动电磁阀动作从而启动柴油机。启动条件为：盘车脱开，无故障（故障统计计数值为零），轻油运行，主机未运行，停机电磁阀断开，急停电磁阀断开，电气柜分闸，滑油压力大于0.8bar，控制空气压力大于6bar，预润滑泵运行，密封油泵运行，曲轴箱通风机运行，高温冷却水泵运行，低温冷却水泵运行，海水泵运行，未按停机按钮，未按急停按钮。

5.2、柴油机停机：当轻油运行、电气柜分闸情况下，单击停机按钮，CPU模块经数字量输出模块通过继电器使停机电磁阀动作从而使柴油机停机。

5.3、紧急停车：当在运行过程中需要紧急停车时，单击急停按钮，数字量输出模块通过继电器使急停电磁阀动作从而使柴油机急停；当柴油机或辅机出现故障（故障统计计数值为不为零），数字量输出模块通过继电器使急停电磁阀动作从而使柴油机自动急停，实现自动保护功能。

6、触摸屏显示采集到的信号、以及柴油机和辅机的运行信息。

7、CPU主站的通讯模块与下一站点（即其它控制室的控制柜）通讯，进行数据交换。

Claims

1.绞吸式挖泥船柴油机组的全自动监控系统，其特征在于：包括设于控制室内且与机舱内柴油机及辅机相连的PLC监控柜，PLC监控柜由CPU主站、分布式I/O 接口从站、触摸屏、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块、以及采用MODBUS协议通讯的16路温度巡检仪组成；CPU主站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的主站电源模块，CPU模块，用于检测柴油机及辅机的报警、故障、状态反馈信号的第一数字量输入模块，用于检测柴油机的面板上操作信号的第二数字量输入模块，通过继电器控制柴油机及辅机运行的数字量输出模块，用于检测柴油机及辅机的压力信号的主站模拟量输入模块，用于检测柴油机及辅机转速的计数模块，以及带有对外DP网络接口的通讯模块；分布式I/O从站包括采用PROFIBUS-DP协议通信的从站电源模块，与CPU模块的DP端口通过PROFIBUS-DP通信电缆连接的分布式I/O接口模块，以及用于检测柴油机及辅机的压力、温度信号的模拟量输入模块；触摸屏的DP接口分别通过PROFIBUS-DP通信电缆与分布式I/O接口模块的DP接口、MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的DP接口相连；16路温度巡检仪的RS485接口通过RS485通信电缆与MODBUS转PROFIBUS-DP总线桥模块的RS485接口相连。