轮机自动化课件 第十三章

集大轮机自动化
• （8）主机接口单元（MEI） • MEI是专门为主机遥控系统的电动部分与主 机的气动操纵系统相接口而设计的。模块提供了 各种与气动操纵系统相接口的开关量和模拟量输 入输出通道。开关量输入包括各种反映主机当前 操作状态的开关量信息。开关量输出包括继电器 触点输出和可直接驱动电磁阀电压输出。模拟量 输入包括来自扫气空气压力、起动空气压力和转 速设定信号。模拟量输出包括电子VIT控制信号 和送至机旁转速表的指示信号等。
• • (1)模拟量输入模块（RAi-16） • RAi-16是一个具有16个通道的模拟量输入模块，每 个通道的输入类型可以是电压、电流或电阻信号，具有 内建的量程和量纲转换功能和参数越限报警功能。除此 之外，模块还包含一个计数器通道，计数频率为5～ 500Hz。此模块适用于检测机舱的各种温度、压力、液 位和转速等模拟量信号。必要时，RAi-16也可当作开关 量输入模块来使用。 • （2）开关量输入模块（RDi-32、RDi-32A） • RDi-32和RDi-32A都是具有32个通道的开关量输入 模块，RDi-32为触点输入，RDi-32A为24VAC或24 VDV电压信号输入。当输入状态异常时，能够发出开 关量报警，并由发光二极管（LED）指示每个输入通道 的输入状态。用于检测各种机舱设备的运行状态、阀门 集大轮机自动化 位置等开关量信号。
集大轮机自动化
• （4）调速器脱开 • 机旁操作时，油门拉杆应通过离合器从调速 器执行机构断开，合向手动拉杆。否则，不允许 起动。 • （5）封锁主起动阀 • 基于安全的考虑，当主机停止工作时，主起 动阀必须手动置于封锁位置。因此，在进行主机 起动之前，必须将主起动阀置于工作位置。 • （6）封锁空气分配器
集大轮机自动化
集大轮机自动化
• （9）主机安全单元（ESU） • ESU是专门为实现主机自动停车功能的， 主机的应急降速功能由电子调速系统实现。 ESU只有开关量输入和开关量输出通道，开 关量输入通道接收主机操作部位开关、手动 应急停车和自动应急停车等开关量信号；开 关量输出包括向指示灯和ALPHA注油器送 出主机状态指示的继电器触点输出和控制停 车电磁阀动作的电压信号。
• •
第三节 AC C20主机遥控系统面板 一、 AC C20 控制面板
集大轮机自动化
图14-3-1 AC C20驾驶台/集控室操作单元
•
1．显示窗口
图 4-3-2 ACP显示窗口
•
• • 集大轮机自动化
2．多功能旋转按钮 3．应急取消按钮 4．报警操作按钮
二、IPU指示面板单元

三、机旁显示面板
集大轮机自动化
• （3）重复起动 • 若起动空气切断后，主机起动失效，则遥控系统将进行自 动重复起动。第二次和第三次起动的“起动转速设定值”要比 第一次起动高（重起动设定转速）。若第二次起动失败，则将 进行第三次起动；若第三次起动失败，则将发出起动失败报警。 • （4）重起动 • 在重复起动和应急倒车的情况下，遥控系统将自动提高“起 动转速设定值”，调速器因此向伺服控制单元输出一个较大的 油门拉杆位置设定值，使伺服控制单元给出一个较大的起动油 量，提高主机起动的成功率。 • （5）起动失败报警 • 慢转起动、一次起动时间过长和三次起动失败等三种情况 均被视为起动失败，并在驾驶台和集控室的ACP上发出起动失 败报警。将操作手柄扳回到停车位置即可复位。
集大轮机自动化
•
集大轮机自动化
二、分布式处理单元 • 分布式处理单元（DPU）是KONGSBERG公司 的AC C20主机遥控系统的核心部件，其采用模块化 设计具有智能化远程I/O功能，所有监视和自动控制 的功能均由这些DPU单元实现。DPU作为传感器和 执行器的接口，对来自模拟量、开关量传感器信号 进行处理、监视和报警，或向不同设备输出模拟量、 开关量控制信号。 • AC C20主机遥控系统所用的DPU模块可分为通 用模块和专用模块。通用模块包括开关量输入、开 关量输出、模拟量输入、模拟量输出等；专用模块 专门用于主机遥控。包括主机接口单元（MEI）、 主机安全单元（ESU）、转速检测（RPMD）和数 字调速器（DGU）。专用模块在机械和电气特性上 与通用模块完全一致，只是在输入通道的设计上考 虑了主机遥控的特殊需要。 集大轮机自动化
集大轮机自动化
• 3、主机换向功能 • （1）停车换向 • 当主机处在停车状态下，驾驶台将车令手柄从停 车位置扳到正车或倒车位置，且车令与主机凸轮轴位置 不一致时，遥控系统将首先执行换向操作，当换向完成 后再进入起动程序。 • （2）运行中换向 • 当主机在运行状态下，驾驶台将车令手柄从正车 （或倒车）扳到倒车（或正车）位置时，遥控系统将首 先停油减速，并进行换向操作和反向起动。若当前转速 高于制动转速，则当转速下降到制动转速时进行换向， 并进行强制制动，以加快主机反转的过程。
第十三章 基于现场总线的主机遥控系统
• 自20世纪90年代以来，现场总线开始应用于船舶机 舱主机遥控和监视报警等系统。目前，现场总线技术 已成为船舶自动化的发展趋势。本章以AUTOCHIEF C20（简称AC C20）主机遥控系统为例，介绍基于现 场总线的主机遥控系统。 AC C20型主机遥控系统是一 种集控制、报警和安全保护于一体的综合推进控制系 统。AC C20型主机遥控系统能适用于连接定距桨的可 逆转主机之外，还可适用于各种连接变距桨的不可逆 转主机，以及各种通过减速齿轮箱连接螺旋桨的各种 中、高速柴油主机。此外AC C20主机遥控系统还能适 用于MAN B＆W ME系列和SULZER RT-FLEX系列等 集大轮机自动化 智能型电喷主机。
• （3）模拟量输出模块（RAo-8） • RAo-8是一个具有8个通道的模拟量输出模块，输 出信号可以选定为±10VDC的电压信号或者是±20mA 的电流信号。用于模拟量指示输出和控制量信号输出。 • （4）开关量输出模块（RDo-16） • RDo-16是一个具有16通道的开关量输出模块，设 有发光二极管指示每个通道的输出状态。最大输出电压 为230 VAC，最大输出电流为3A（电阻性负载），支持 脉冲输出。用于各种开关量指示输出和开关量控制信号 的输出。 • （5）混合模块（RIO-C2） • RIO-C2是混合模块，包含8个开关量输入和8个开 关量输出通道，每个通道均设有发光二极管进行输入和 输出的状态指示。其输入信号可以是自由触点或24V交 直流电压，输出为继电器触点输出，特别适用于泵和阀 集大轮机自动化 门的控制。
•
• 第一节 AC C20主机遥控系统 的结构组成
• AC C20主机遥控系统主要由驾驶台操作单 元BMU、集控室操作单元 CRMU、主机接口单 元 MEI、电子调速器单元DGU和主机安全单元 ESU）等组成。 • 驾驶台主要安装驾驶台操作单元和车令打印 机。 • 集控室主要布置有集控操作单元、主机起/停 和转速定手柄和指示面板单元。 • 机舱设有机旁控制面板、按钮式车钟、主机 接口模块、数字调速系统和主机安全单元等。 集大轮机自动化
• （6）网段控制模块（dPSC） • CAN网最多能支持110个节点，即在CAN总线上最 多能挂接110个DPU模块。当系统规模较大，或者出于 某种特殊需要时，往往需要对CAN网络进行扩展，即 把CAN网络扩展成上下两层，上层一般叫做全局CAN 总线（Global CAN Bus）,下层则称作局部CAN总线 （Local CAN Bus）。 • dPSC就是用于扩展局部CAN总线的专门设备，它 是一个双二通道CAN网关，设有两个单独供电的处理 器，每个处理器各有两个CAN接口，两个处理器通过 双口存储器共享信息。 • （7） 总线耦合控制模块（PSS） • CAN总线容易因短路，接线松动而损坏，因而使 整个CAN总线瘫痪。PSS使两段总线互相保护。
集大轮机自动化
集大轮机自动化
• （10）转速检测（RPMD） • 转速检测模块RPME对主机转速进行检测和处理， 得到主机转速的测量值，一方面通过CAN网络送至数 字调速器（DGU）和网络中的其它DPU，另一方面还 以RS485通信方式直接送给DGU。当发生主机超速时， RPMD将输出一个开关量信号送至主机安全单元 （ESU），在ESU的输出控制下进行应急停车。 • （11）数字调速器（DGU） • DGU 是为实现主机的转速与负荷控制而专门设计 的DPU模块，它包含4个CAN网络接口和2个RS422/485 接口，在4个DPU接口中。2个称为局部CAN网络接口， 另外2个称为全局CAN网络接口。在2个RS422/485通信 接口中，一个连接转速检测RPME，直接获取主机的转 速测量值，另一个向油门执行机构的饲服单元传送调速 集大轮机自动化 器的油量输出信号，即油门位置信号。
集大轮机自动化
• • 分布式处理单元DPU均设置有两个CAN总线 接口，并通过过程总线星型耦合器或直接与两套 CAN总线互联。正常工作时，其中一套CAN总 线工作，另一套备用，当工作网络出现故障时能 够自动进行热切换。CAN总线的这种设计称为 双冗余网络设计。 • AC C20主机遥控系统就是通过CAN网络中 的各个DPU协同工作来实现主机遥控系统的各种 功能的。
•
集大轮机自动化
• •
第二节 AC C20网络控制系统
一、AC C20网络结构
AC C20主机遥控系统是网络化的控制系统。系 统的AC C20的各组成部分都是由单板计算机控制的 相对独立的子系统，各个子系统通过CAN总线互联， 形成一个CAN总线控制网络，网络中的每个子系统 称为网络的一个节点，不同的节点可根据需要安装 在船舶的不同位置，具有分布式安装的特点，因此 被称为分布式处理单元DPU，每个DPU均有各自的 微处理器和输入、输出接口电路，能够对各种模拟 量或开关量传感器输入的信号进行检测，并向不同 的外部设备输出模拟量或开关量。DPU在机械构造、 电气特性和电路原理方面采用标准化设计，但不同 的DPU加载不同的应用软件，以适应不同的任务需 求。
集大轮机自动化
• 第四节 AC C20主机遥控系统的主要功能原理 • 一、基本逻辑控制
• 1、封锁起动功能 • 封锁起动是指在某些特定情况下，不允许主机进行起动的一 项安全措施。在AC C20主机遥控系统中，只要出现下列任意一 种情况，都将激活遥控系统的封锁起动功能。 • （1）主机故障停车 • 当主机安保系统检测到某种严重故障而导致故障停车时，将 封锁主机的起动操作。故障停车的具体原因可通过ACP上的 mimic画面查询。 • （2）起动空气压力低 • 为保证主机正常起动，起动空气压力必须大于最小起动压力， 最小起动压力可在遥控系统（ACP面板上）进行设置。当空气压 力低于设定压力时，将封锁起动。 • （3）转速检测故障 • 主机起动过程和运行中，转速检测非常关键。当转速检测系 统发生故障时，主机不允许起动。
•
和主起动阀一样，在主机停止工作时，还要封锁空 气分配器。空气分配器必须解除封锁，主机才允许起动。 • （7）盘车机未脱开 • 集大轮机自动化 盘车机未脱开，主机禁止起动。
• 2、主机的起动功能 • 在主机处于备车完毕状态下，只要将驾驶台操作手柄从停 车位置扳向正车（或倒车）任意位置，主机都将自动地进行正 车或倒车起动。 • （1）慢转起动 • 当主机停车超过规定时间（一般规定30分钟），主机的第 一次起动包含一次慢转过程。若在规定时间内完成一圈慢转， 则自动进入正常起动程序，否则将在驾驶台和集控室发出慢转 失败报警。慢转起动功能可按ACP上 “取消限制”按钮取消 （有些机型没有慢转功能）。 • （2）正常起动 • 当驾驶台手柄发出起动命令时，遥控系统将通过MEI启动 起动电磁阀，使起动空气推动主机起动。同时，遥控系统将向 调速器送出一个预设的“起动转速设定值”。当主机转速达到 油气切换转速时，关闭起动空气，调速器送出一个预设的油量 作为起动油量。若起动成功，则主机在“起动转速设定值”下 运行某一预设时间（一般为6秒，可调）后自动切换为手柄设 定转速。