CN102914324B - 一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柴油机安全保护技术领域，公开一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，采用LM124集成运算放大器构建出电位比较器电路，将两组比较器设置不同的比较电位，通过得出的真值，用于开关量传感器工作状态及线路故障状态的识别，当运放大器D1反相输入端、运放大器D2同相输入端电位值，在S1未闭合时为6V；在S1闭合时为0V；当L1或L2连接电缆出现中断时为12V。本发明能够智能的判断开关量信号传感器测量的故障，并对一些判断故障的开关量信号传感器进行监控与报警，实现柴油机异常情况下的自动紧急保护，提高柴油机系统运行的安全型、可靠性及控制精度。本发明结构简单、成本低、综合适用性强。
Description
【技术领域】
本发明涉及柴油机安全保护技术领域，尤其是涉及柴油机安全保护线路故障监测的一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法。
【背景技术】
目前柴油机安全保护的各种功能大多采用分立器件、或通用性PLC实现，虽然一定程度上解决了柴油机安全运行问题，但由于不具备信号线路故障侦测等功能，因此综合可靠性仍需进一步提升。国内经济的飞速发展使大型远洋船舶及重型工程机械等高端装备的应用领域迅速拓宽，动力系统作为装备的核心部分其技术需求也越来越高，国内与国际的相关规范要求也越来越严格，提供更高效、更安全的动力系统安全保护已经成为必不可少的组成部分。由于柴油机安全保护控制系统的开关量信号传感器数量多，开关量信号传感器及线路一旦出现故障，会造成对柴油机的安全保护产生重大隐患，故急需解决开关量信号传感器及线路存在隐患故障的测量判断方法。
【发明内容】
为防止柴油机安全保护控制系统开关量信号传感器出现隐患故障的问题。本发明提供一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，能够在常规柴油机监控系统的基础上增加开关量传感器线路故障侦测故障报警的能力，大幅提高了柴油机系统运行的安全性、可靠性。本发明具有结构简单、成本更为低廉、综合适用性更强，能够满足高速大功率柴油机在船舶系统中的应用，提高柴油机运行以及安全保护装置工作的安全性、可靠性。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，其步骤如下：
1）、采用LM124集成运算放大器构建出电位比较器电路，将开关量传感器S1输出端子并联电阻R1，电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，线段L1、L2为传感器至主控模块之间的信号电缆，该分压信号分别进入运放大器D1反相输入端和D2同相输入端；
2）、识别，将两组比较器设置不同的比较电位，通过电阻R3、R4将运放大器D1比较电位设置在10V，通过电阻R7、R8将运放大器D2比较电位设置在2V；通过得出的真值，用于开关量传感器工作状态及线路故障状态的识别，
3）、判断，当运放大器D1反相输入端、运放大器D2同相输入端电位值，在S1未闭合时为6V；在S1闭合时为0V；当L1或L2连接电缆出现中断时为12V。
一种用于判断开关量信号传感器测量故障的流程，是开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将分压信号分别传输至运放大器D1反相输入端和运放大器D2同相输入端；经光电隔离电路处理的信号STATE1和信号STATE2传输至中央处理器，
1）、中央处理器首先判断信号STATE1是否等于TRUE；当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断判断是Y，传感器测量线路故障数据位=1，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，传输至报警及执行机构；当是Y，继续判断判断STATE2；
2）、判断信号STATE2是否等于TRUE，当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断，是Y，且STATE2=FALSE时，表示传感器检测电路正常且开关量传感器S1翻转闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=1；传输至报警及执行机构；当是Y，STATE2= TRUE，表示传感器检测电路正常，且开关量传感器S1未闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，报警及执行机构未激活。
一种用于判断开关量信号传感器测量故障的电路，由开关量信号传感器测量故障电路与中央处理器相连，中央处理器通过开关量信号输出电路、线路故障综合报警电路与基本监控系统相连，并通过RS485通讯电路与从控显示模块相连。
一种用于判断开关量信号传感器测量故障的电路，所述开关量信号传感器测量故障电路由开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将信号分压端分别连接至运放大器D1反相输入端和运放大器D2同相输入端；运放大器D1和运放大器D2的输出端分别通过光电隔离电路的输出端STATE1和信号STATE2与中央处理器相连。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下实施的优越性：
一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，能够在常规柴油机监控系统的基础上增加开关量传感器线路故障侦测故障报警的能力，大幅提高了柴油机系统运行的安全性、可靠性。本发明具有结构简单、成本更为低廉、综合适用性更强，能够满足高速大功率柴油机在船舶系统中的应用，提高柴油机运行以及安全保护装置工作的安全性、可靠性。
【附图说明】
图1为柴油机控制系统结构图；
图中：图中：1、基本监控系统，2、传感器，3、柴油机，4、安全保护执行元件，5、安全保护控制系统，6、基本监控执行元件。
图2为开关量传感器测量原理方框图；
图3为开关量信号采集电路图；
图4为开关量传感器测量流程图。
【具体实施方式】
通过下面的实施实例可以更详细的解释本发明；
如图1、2、3、4所示，本发明是在船用柴油发电机机旁控制系统内做独立安全保护应用。柴油机运行时，通过对燃油/滑油/海水/淡水的压力、燃油/滑油/海水/淡水的温度、运行转速等参数的时时监控，可以使工作人员有效识别柴油机运行时的健康状况，通过设置独立的安全保护系统，进一步提高远洋船舶中柴油机运行的安全性、可靠性。
如附图1简要概括了整个系统的架构，柴油机3上安装1～n个各类传感器（2）以确保各类监控数据得以采集与传递，传感器2采集的数据包括模拟信号（0-5V或4-20mA）/开关量信号（逻辑状态0和1）分别进入基本监控系统1和安全保护控制系统5进行运算处理，按照应用逻辑要求将处理结果传送至安全保护执行元件4、基本监控执行元件6完成系统闭环控制。
附图2一种用于判断开关量信号传感器测量故障的电路，由开关量信号传感器测量故障电路与中央处理器相连，中央处理器通过开关量信号输出电路、线路故障综合报警电路与基本监控系统相连，并通过RS485通讯电路与从控显示模块相连。
附图3为开关量信号采集电路，所述开关量信号传感器测量故障电路由开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将信号分压端分别连接至运放大器D1反相输入端和运放大器D2同相输入端；运放大器D1和运放大器D2的输出端分别通过光电隔离电路的输出端STATE1和信号STATE2与中央处理器相连。该单元电路适用于开关量传感器信号的采集和紧急停机按钮信号的采集，开关量传感器包括：滑油压力过低传感器、淡水温度过高传感器、曲轴箱压力高传感器，紧急停机按钮包括：机旁紧急停机按钮、遥控紧急停机按钮。为有效识别开关量传感器信号状态及检测线路故障状态，采用集成运算放大器LM124构建出电位比较器电路，通过分别将两组比较器设置不同的比较电位得出真值表，从而判断传感器的各种状态。对照附图进行如下原理分析：
实际应用中将开关量传感器S1输出端子并联10K电阻R1，R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，线段L1、L2为传感器至主控模块之间的信号电缆，该分压信号分别进入运放大器D1反相输入端和D2同相输入端。R3、R4将D1比较电位设置在10V，R7、R8将D2比较电位设置在2V。D1反相输入端、D2同相输入端电位值在S1未闭合时为6V；在S1闭合时为0V；当L1或L2连接电缆出现中断时为12V。实际工作时电路各点状态满足如下表：
根据上表内容可以知道，当STATE1=TRUE且STATE2=TRUE时表示传感器检测电路正常且S1未闭合；当STATE1=TRUE且STATE2=FALSE时表示传感器检测电路正常且S1闭合；当STATE1=FALSE时表示传感器检测电路出现中断。
附图4一种用于判断开关量信号传感器测量故障的流程，是开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将分压信号分别传输至运放大器D1反相输入端和运放大器D2同相输入端；经光电隔离电路处理的信号STATE1和信号STATE2传输至中央处理器，
1）、中央处理器首先判断信号STATE1是否等于TRUE；当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断判断是Y，传感器测量线路故障数据位=1，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，传输至报警及执行机构；当是Y，继续判断判断STATE2；
2）、判断信号STATE2是否等于TRUE，当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断，是Y，且STATE2=FALSE时，表示传感器检测电路正常且开关量传感器S1翻转闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=1；传输至报警及执行机构；当是Y，STATE2= TRUE，表示传感器检测电路正常，且开关量传感器S1未闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，报警及执行机构未激活。 根据按照上述判断条件编写单片机程序，最终完成信号采集、判断、报警处理、保护驱动等功能。
Claims (3)
1.一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，其特征在于：其步骤如下：
1）、采用LM124集成运算放大器构建出电位比较器电路，将开关量传感器S1输出端子并联电阻R1，电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，线段L1、L2为传感器至主控模块之间的信号电缆，该分压信号分别进入运算放大器D1反相输入端和运算放大器D2同相输入端；
2）、识别，将两组比较器设置不同的比较电位，通过电阻R3、R4将运算放大器D1比较电位设置在10V，通过电阻R7、R8将运算放大器D2比较电位设置在2V；通过得出的真值，用于开关量传感器工作状态及线路故障状态的识别，
3）、判断，当运算放大器D1反相输入端与运算放大器D2同相输入端电位值，在S1未闭合时，为6V；在S1闭合时，为0V；当L1或L2连接电缆出现中断时，为12V。
2.如权利要求1所述一种用于判断开关量信号传感器测量故障的方法，其特征在于：是开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将分压信号分别传输至运算放大器D1反相输入端和运算放大器D2同相输入端；经光电隔离电路处理的信号STATE1和信号STATE2传输至中央处理器，
1）、中央处理器首先判断信号STATE1是否等于TRUE；当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断判断是Y，传感器测量线路故障数据位=1，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，传输至报警及执行机构；当是Y，继续判断判断STATE2；
2）、判断信号STATE2是否等于TRUE，当是N，经DELAY=2S的延时，继续判断，是Y，且STATE2=FALSE时，表示传感器检测电路正常且开关量传感器S1翻转闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=1；传输至报警及执行机构；当是Y，STATE2= TRUE，表示传感器检测电路正常，且开关量传感器S1未闭合，传感器测量线路故障数据位=0，传感器测量出柴油机故障状态数据位=0，报警及执行机构未激活。
3.一种如权利要求1用于判断开关量信号传感器测量故障方法的电路，其特征在于：由开关量信号传感器测量故障电路与中央处理器相连，中央处理器通过开关量信号输出电路、线路故障综合报警电路与基本监控系统相连，并通过RS485通讯电路与从控显示模块相连；
其中开关量信号传感器测量故障电路由开关量传感器S1通过并联的电阻R1与主控模块内部电阻R2组成分压电路，将信号分压端分别连接至运算放大器D1反相输入端和运算放大器D2同相输入端；运算放大器D1和运算放大器D2的输出端分别通过光电隔离电路的输出端STATE1和信号STATE2与中央处理器相连。
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