基于PAC控制器的柴油機監測報警系統的設計

摘要：通過PAC控制器對柴油機的熱工參數進行實時監測，實現柴油機監測報警及安全保護的自動化。本系統以模塊化為設計方向，通過選取可靠性高、性能穩定的PAC控制器來構建柴油機的監測報警系統。

關鍵詞：PAC控制器；柴油機；監測報警；模塊化

中圖分類號：665.1文獻標識碼：A

Diesel engine monitoring and alarm system plan based on PAC controller

Wen jinchao， Wumin

( Guangzhou Diesel Engine Factory Co.，Ltd，Guangzhou 510371 )

Abstract: monitor diesel engine thermal parameter by PAC controller to realize engine alarm and automatic safety protection. Module as designing direction， select of PAC controller with high reliability and stable performance to construct monitoring and alarm system.

Key words: PAC controller;diesel engine; monitoring and alarm;module

1前言

隨著計算機技術的飛躍發展，柴油機的自動化控制及監測報警基本上都運用了微計算機技術。監測報警裝置的核心器件是其控制器，可編程自動化控制器（PAC）兼具可編程控制器(PLC)的邏輯控制、PC的處理于一體的單元，是智能信息技術的優秀結合體。

2監測報警系統的功能

柴油機在運行時如果熱工參數異常將影響柴油機的性能，嚴重的如超速則會損壞柴油機。因此建立一套完整的監測報警系統不但可以實時監測柴油機的運行狀況，同時可以通過設置報警閥值發出聲光報警，甚至自動停車來保護柴油機的安全運行。

本柴油機監測報警系統能實現多種介質熱工參數的實時監測，包括：①轉速傳感器脈沖頻率信號；②壓力變送器4~20mA電流信號；③溫度傳感器PT100熱電阻信號；④排氣溫度熱電偶K分度信號以及多路I/O口用于開關量輸入輸出信號等，以上信號均通過多通道數據采集模塊進入監測報警系統，并通過顯示模塊將參數實時顯示，同時存儲該參數的報警時間及數值，方便操作者查看和及時處理故障點。

3硬件系統設計

Win-PAC和i-PAC是泓格科技基于WinCE和MiniOS7操作系統的PAC產品，它不但具備PLC的邏輯控制功能，也具備PC技術強大的數據處理、存儲以及與人機界面操作，因此PAC控制器具備復雜的邏輯控制、數據處理、人機界面等龐大的功能，已被廣泛應用在各種自動化領域，包括船舶自動化、工廠流水線等各種行業。本系統以模塊化為主要設計方向，系統結構如圖1所示，整個監測報警系統硬件分別由報警模塊、安全保護模塊以及人機操作界面組成。

圖1 監測安保系統結構圖

報警系統采用工業級PAC控制器WP-8841型，采用Windows CE操作系統，具有96兆內存及可擴展2G存儲卡，存儲熱工參數發生報警的時間及數值；配備VGA接口與人機界面連接、網絡連接用于電腦軟件監測及調試，本模塊支持多類型的I/O數據采集卡，卡插槽數多達8個，并具有雙電源輸入并無間斷自動切換、雙看門狗功能等冗余功能，報警系統結構如圖2所示。

圖2報警系統結構圖

安保系統獨立于報警系統，因其采集量和I/O口較少，因此采用PAC控制器IP-8441型，該控制器采用MiniOS7操作系統，該系統是DOS嵌入式操作系統，具有極短的啟動時間及檢測時間，更適用于安保系統，其同樣具有WP-8841的多種雙重保護機制實現冗余功能，安保系統結構如圖3所示。

圖3 安保系統系統結構圖

人機操作界面采用工業級觸摸液晶屏，工作溫度高達70℃，選用TFT真彩LED液晶面板，其采用的嵌入式金屬板模組安裝具有三防防護，其自帶VGA接口與PAC控制器實時通訊顯示，與我們所用的電腦主機與顯示器連接一樣方便簡單。

4數據采集系統設計

與PAC控制器匹配的I/O采集卡選用I-8K系列模塊，這些模塊對于WinPAC控制器都具有通用性，并支持熱插拔功能。數據采集系統分為以下幾個子系統：

（1）溫度傳感器信號采用I-87015PW型熱電阻輸入模塊，采樣速率為12Hz，可同時采集PT100、PT1000、CU50、CU100等熱電阻信號；

（2）壓力變送器4~20mA電流信號采用I-87017W型電壓電流輸入模塊，采樣速率為10 Hz，可同時采集±10 V電壓或4~20mA電流信號；

（3）排氣溫度信號采用I-87018W型熱電偶輸入模塊，采樣速率為10 Hz，可同時采集J、K、N等分度號信號，柴油機排氣溫度熱電偶信號均為K分度號，本模塊也采用K分度號；

（4）開關量輸入輸出信號采用I-8040PW型I/O模塊，其輸入阻抗為4.7 kΩ，負載驅動能力大且對信號源影響小，并具有隔離功能，使模塊在工作時不會受到接地共模干擾等因素影響；

（5）轉速信號采用I-8084W頻率模塊，其工作模式可為頻率信號、階躍信號或者Counter，輸入頻率高達250 KHz，而實際使用中我們只應用其頻率信號模式。

5結語

柴油機監測報警系統最主要的是可靠性要高，它能在柴油機發生故障時發出聲響，當故障惡化涉及柴油機的運行安全時起到停車保護的作用，而智能化的監測報警系統可以在此基礎上使操作人員在日常使用及維護中更方便快捷。本監測報警系統總體簡單緊湊，報警系統、安保系統均采用模塊化組件，各子系統之間相互獨立且采用通訊連接，簡單且實時性高，達到了柴油機監測裝置的智能化。

參考文獻

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2007(6).

作者簡介：溫進超（1985-），男，助理工程師。主要從事發動機電氣設計工作。

吳敏（1986-），男，助理工程師。主要從事發動機電氣設計工作。

收稿日期：2014-01-02

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日本一月新船訂單大增

日前，日本船舶出口商協會公布，日本造船廠在2014年1月共獲得26艘143萬GT（658195 CGT）新船出口訂單，同比大幅增長170%，并持續5個月新船出口訂單超過100萬GT。新獲得的26艘新船訂單包括15艘散貨船（4小靈便型、9艘大靈便型、1艘巴拿馬和1艘礦砂船），4艘集裝箱船、2艘汽車運輸船、3艘LPG船和2艘成品油船。