船舶主机遥控系统重要开关量接口设计.docVIP

船舶主机遥控系统重要开关量接口的设计 许顺隆1、2 郑为民1 （集美大学轮机工程学院，福建厦门361021） 摘 要:在船舶主机遥控系统中，重要开关量输入接口通常采用模拟量信号输入的方法进行监测，以确保对线路状态的检测。然而目前的监测接口，都未设置绝缘下降状态的报警功能，在线路绝缘下降时将引起主机保护误动作，这对船舶安全构成威胁。为此有必要对重要开关量输入接口提出新的设计方案。本文分析实际接口的信号和状态，在分析的基础上提出了在接口信号正常与信号异常状态之间增加了对绝缘下降状态的检测与判断，使接口检测的可靠性得到提高，从而保证船舶主机与船舶的安全正常航行。 关键词:船舶；主机遥控系统；重要开关量；输入接口；设计 中图分类号:U664.121 文献标识码:A The Design for Important on-off Interface of Marine Main Engine Remote Control System XU Shun-long1，2，ZHENG Wei-min1 （College of Marine Engineering，Jimei University，Xiamen 361021，China） Abstract: The engine remote control system is normally adopting the method of analog sign input for measurement. But the interfaces adopting this method now have all not the function to alarm for low insulate, and when the line’s insulating resistance was low down, it would make main engine shutdown and make danger to the sailing ship. A new design method is then advanced Key words: Ship; Main Engine Remote Control System; Important on-off Interface; Design  在现代船舶主机遥控系统中，安全保护环节对主机各种状态或参数进行监测。当被监测参数发生偏离，安全保护环节根据信号异常情况做出判断并发出报警信号，提醒轮机员及时进行检查修复，以保证主机正常运行。若被监测参数属于影响主机运行重要参数，在信号发生异常时，安全保护环节还将发出“故障保护停车”信号（Shut Down），强迫主机停车，从而避免主机遭受致命损坏[1]、[2]。 主机遥控系统中被监测的参数，既有模拟量也有开关量。对于重要开关量参数，为了避免线路断路或短路使安全保护环节不能及时判断参数状态，常将其转换成模拟量，然后采用模拟量接口处理参数监测信号，其典型接口电路如图1所示[3]、[4]。 图中K为反映被监测参数状态开关量的触点，参数正常时K断开，参数异常时K闭合。开关量触点在传感器内与R2并联后再与R1串联，可将被测参数状态及线路状态转换成模拟量信号，通过连接线送到I/O接口电路板，经数模转换电路转换为数字信号，再经过光电隔离电路隔离，然后送到安全保护环节的CPU进行数据处理和判断。出现线路断线故障时，I/O接口输入电压值最高，约为电源电压（VCC）；出现线路短路时输入电压值为零（对于VCC=5V的接口，实际值约为0.2V左右[5]、[6]）。K断开，线路处于高电平；K闭合，线路处于低电平。不同的电压值，反映不同的参数状态和线路状态，CPU可根据这些数据进行判断和处理。 然而这样的设计却存在一定的缺陷。首先，该接口仅设置信号正常、信号异常、线路断路和线路短路四种判断状态。还需增加因绝缘下降而造成信号异常的判断状态。其次，传感器附加电阻R1和R2参数设计不当也容易引起保护误动作[5]。 图1 重要开关量信号检测通道 Fig.1 Important on-off detection interface 笔者曾经在一条号称“未来型船舶”的现代散装船F.V.轮上任职，该轮“主机推力块轴承温度”和“活塞冷却油”测量的传感器输出信号都是采用模拟量检测的开关量信号。在笔者任职期间，曾经出现过因为这两个接口信号异常的误动作，造成主机误停车事故[7]。下面对图1电路造成的实际故障进行简要说明和分析。 1 实际通道功能与参数分析 在F.V.轮上的接口，R1和R2 的标称值分别为2.7和10kΩ，虽然实际线路未给出R0的具体值，也无法直接测量。但通