淺談船舶電氣設備調試的一般方法3-27.ppt

淺談船舶電氣設備調試的一般方法 浙江泰通船舶有限公司高達銘 1 前言 一條船在海上航行 就像一座流動的城市 然而造船是一項復雜的系統(tǒng)工程 如果把全船船體結構比作整條船的骨架 主機比作心臟 那電氣系統(tǒng)就好比是神經(jīng)系統(tǒng) 是全船最重要的系統(tǒng)之一 隨著計算機技術在船舶上不斷的運用 使船舶自動化程度越來越高 這就要求船舶電氣調試人員通過各種技術培訓 來掌握越來越多的技術 2 在造船電氣調試的過程中 如果不知道這些電氣系統(tǒng)的工作原理 就會不知所措 盲目的進行通電調試 輕者會造成設備調試周期延長 重者將造成設備和人員的安全事故 對于全船錯綜復雜的電氣控制系統(tǒng)來說 調試人員既要具備必要的電氣 電子 電腦 網(wǎng)絡知識和豐富實踐經(jīng)驗 還要有解決問題的清晰思路 這樣才能又快又好把設備調試好 本文對船上電氣設備調試的一般方法和常見電路分析方法做一些簡單的介紹 前言 3 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 4 要做一個高素質的船舶電氣調試人員要具備以下知識和能力 熟悉船舶電氣設備安裝工藝 具備船舶繼電器控制系統(tǒng)的調試維護的能力 具備常用電子線路的基本分析 計算 選用合適的電子元件的能力 熟悉常用的檢測 控制元件 熟悉常用的電力電子元件 熟悉可編程控制技術 熟悉計算機控制技術 掌握一些造船專業(yè)的英語 一必備的知識和能力 END 5 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 6 一般電氣控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成 動力電源 輸入設備 控制裝置 輸出設備 執(zhí)行設備 控制裝置內包括 輸入元件 控制單元 輸出元件 控制電源 輸出元件 圖2 1電氣控制系統(tǒng)圖 二基本電氣控制電路的分析方法 2 1電氣控制系統(tǒng)的組成部分 7 2 2電氣調試的基本程序 看系統(tǒng)圖 接線圖 電氣原理圖 檢查控制裝置的外部接線及對地絕緣 并且保證全部接線正確對地絕緣良好 找出那些是輸入設備 輸出設備 執(zhí)行設備 在控制裝置中找出那些是 輸入元件 控制單元 輸出元件 控制電源 檢查控制裝置內設定值是否正確 如熱繼電器 電流表 時間繼電器 用電阻法測量一下外部接線是否正確 據(jù)我的經(jīng)驗 馬達的電阻是零點零幾歐姆到幾歐姆 電磁閥和指示燈的電阻是幾拾歐姆到幾佰歐姆 PT100溫度傳感器常溫下是一佰多歐姆 通電后 確認一下每個輸入設備 輸出設備和執(zhí)行電器功能是否正常 測量一下工作電流 系統(tǒng)運行一段時間后 結束調試 二基本電氣控制電路的分析方法 8 2 3實例1油渣泵控制箱 圖2 2油渣泵電氣系統(tǒng)圖 二基本電氣控制電路的分析方法 9 2 3實例1油渣泵控制箱 2 根據(jù)圖紙我們找出輸入設備有遙控按鈕盒中停止 起動按鈕 兩個急停按鈕 一個焚燒爐污油柜高位浮子開關 輸出設備有油渣泵馬達 遙控按鈕盒運行指示燈和SV 防干磨 電磁閥 控制裝置就是油渣泵控制箱 動力電源來自配電板440V匯流排 圖2 3油渣泵電氣接線圖 二基本電氣控制電路的分析方法 10 2 3實例1油渣泵控制箱 圖2 4油渣泵電氣控制原理圖 二基本電氣控制電路的分析方法 11 2 3實例1油渣泵控制箱 圖2 5油渣泵控制箱外部接線圖 二基本電氣控制電路的分析方法 12 在控制裝置中 SB1起動按鈕 SB2停止按鈕是輸入元件 KM351 5接觸器 PA351 3電流表 HL3運行指示燈 HL8電源指示燈是輸出元件 TC351 3帶保險絲的變壓器是控制電源部件 其余的都歸控制單元了 檢查設定值 PA351 3電流表是5 64A FT351 1熱過載繼電器是5 64A K351 7時間繼電器是10S 用電阻法測量一下外部接線 見圖2 5一個停止按鈕 兩個兩個急停按鈕 一個浮子開關應該是閉合的 起動按鈕是斷開的 運行指示燈和電磁閥是有電阻的 油渣泵是有幾歐姆電阻的 通電后 確認一下每個輸入設備 輸出設備和執(zhí)行電器功能是否正常 測量一下工作電流 系統(tǒng)運行一段時間后 結束調試 二基本電氣控制電路的分析方法 2 3實例1油渣泵控制箱 13 2 4實例2變頻調速控制箱 祥和勞務公司為了加工克令吊圓筒基座 從外單位借來一臺滾筒機 借來前這臺機是好用的 借來后滾筒機就不能正常使用 馬達能轉 但不能調速了 從照片上可以看出 控制箱內有一個小的變頻裝置 型號是SUNFARE300 圖2 6變頻調速裝置 二基本電氣控制電路的分析方法 14 2 4實例2變頻調速控制箱 從網(wǎng)上找到了它的資料 根據(jù)資料和接線 畫出圖2 7變頻調速線路圖 從圖中我們可以看出 影響馬達調速的信號 只有輸入信號 現(xiàn)在圖中僅有3個輸入信號 反轉 正轉都沒有問題 那只有電位器輸入信號了 通過對電位器信號的檢查 發(fā)現(xiàn)AI端的電壓一直是10V 調整電位器 它也沒有變化 可以斷定電位器3號線斷線了 對這根線進行檢查 恢復 再進行通電試驗 功能恢復正常 馬達可以調速了 圖2 7變頻調速線路圖 二基本電氣控制電路的分析方法 END 15 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 16 1配電系統(tǒng) 正常配電系統(tǒng)由主電源供電 經(jīng)主配電控制接入主電網(wǎng)向正常負載配電 由主電網(wǎng)直接或通過分配電板間接供電的一般是動力用戶 負載 照明和日用電器用戶經(jīng)變壓器降壓后供電 應急電源是由應急發(fā)電機供電 應急電網(wǎng)通過應急配電選擇供電的電源 正常情況下由主電源供電 主電源故障的情況下由應急電源供電 船上直流24V由充放電板提供 正常情況下充放電板的電源是由主電網(wǎng)或應急電網(wǎng)提供 充放電板向24V的用戶供電 并對蓄電池進行充電 在主 應急電源都失電的情況下 蓄電池立即向24V的用戶供電 電源與各用戶之間通過各種配電設備用電纜線路連接起來 構成的網(wǎng)絡稱為電力網(wǎng) 簡稱電網(wǎng) 如圖3 1所示 三簡單的開關控制電路 17 3 1全船電網(wǎng)系統(tǒng)圖 三簡單的開關控制電路 18 按供電電源的不同 電源可分為 主電源 由主發(fā)電機通過主配電板供電的電源 應急電源 由應急發(fā)電機通過應急配電板供電的電源 24V直流電源 由蓄電池充放電板通過蓄電池用以傳輸臨時應急電能的電源 為設計和施工看圖方便 習慣上按供電方式分為 一次系統(tǒng) 由主配電板直接向區(qū)配電板 分配電板和負載供電的網(wǎng)絡 稱為一次系統(tǒng) 一般把由應急配電板直接供電的網(wǎng)絡也納入一次系統(tǒng) 二次系統(tǒng) 由分配電板向負載供電的網(wǎng)絡 稱為二次系統(tǒng) 實際工作中也有按用途分為 動力系統(tǒng) 船舶電網(wǎng)中向動力設備供電的網(wǎng)絡 照明系統(tǒng) 船舶電網(wǎng)中向照明設備 電風扇及小容量電熱設備供電的網(wǎng)絡 弱電系統(tǒng) 船舶電網(wǎng)中向各導航 通訊及無線電設備等供電的網(wǎng)絡 全船電源分配 三簡單的開關控制電路 19 電力一次系統(tǒng)圖 440V 3 2電力一次系統(tǒng)圖 440V 三簡單的開關控制電路 20 電力二次系統(tǒng)圖 440V 3 3電力二次系統(tǒng)圖 440V 三簡單的開關控制電路 21 電力一次系統(tǒng)圖 220V 3 4電力一次系統(tǒng)圖 220V 三簡單的開關控制電路 22 電力二次系統(tǒng)圖 220V 圖3 5電力二次系統(tǒng)圖 220V 三簡單的開關控制電路 23 2照明系統(tǒng)接線 單聯(lián)控制單聯(lián)控制采用單個開關來控制照明燈具的接通與斷開 常見的有雙極開關控制 圖3 6所示是單個開關控制的線路圖 雙聯(lián)控制需要在兩個地方均能控制同一盞燈的電路 稱為雙聯(lián)控制 圖3 7所示是雙聯(lián)控制的線路圖 圖3 6單個開關控制線路圖圖3 7所示是雙聯(lián)控制的線路圖 三簡單的開關控制電路 END 24 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 25 電動機啟動時 把電動機的定子繞組接成星形 電動機定子繞組電壓低于電源電壓起動 啟動即將完畢時再恢復成三角形 電動機便在額定電壓下正常運行 4 1Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 26 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 電路組成分析 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 27 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 合上電源開關QS KMY KT M3 FR FR 2 時間繼電器自動控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 28 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 降壓啟動 按下SB1KT線圈得電KMY線圈得電 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 29 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM KMY主觸頭閉合KMY動合輔助觸頭閉合KMY動斷輔助觸頭斷開KM自鎖觸頭閉合KM主觸頭閉合電動機降壓啟動 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 30 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 松開SB1電動機繼續(xù)降壓啟動 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 31 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM KT延時斷開的動斷觸頭延時分斷KMY線圈失電KMY主觸頭斷開KMY動合輔助觸頭斷開KMY動斷輔助觸頭閉合KM 主觸頭閉合KM 動斷輔助觸頭斷開KT線圈失電電動機全壓運行 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 32 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 停 按下SB2 KMY KT M3 FR FR 4 2 時間繼電器控制Y 降壓啟動控制線路 四繼電器電路的分析方法 END 33 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 34 124V電瓶充電器的基本構成 本充電器由五部分組成 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 負載 1 電源變壓器 電壓變換 2 整流電路 將交流電轉變成單向脈動電 3 濾波電路 將單向脈動電轉變成直流電 4 穩(wěn)壓電路 輸出穩(wěn)定的直流電 不受電網(wǎng)電壓和負載變化的影響 五電子電路的分析方法 圖5 124V電瓶充電器電路圖 35 2單相橋式整流電路 一 電路由四個二極管組成橋式電路 稱為橋式整流電路 單相橋式整流電路的波形圖見圖5 2二 整流原理令u2U2Sinat1當正半周時二極管D1 D3導通 D2 D4截止 在負載電阻上得到正弦波的正半周 當負半周時二極管D2 D4導通 D1 D3截止 在負載電阻上得到正弦波的負半周 在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成 得到的是同一個方向的單向脈動電壓 2整流輸出直流電壓UO UO 0 9U2 五電子電路的分析方法 圖5 2單相橋式整流電路的波形圖 36 3 濾波電路 1 功能 將脈動電壓轉變成平滑的電壓 2 作用 保留脈動電中的直流成分 濾掉脈動電中的交流成分 3 電容濾波電路 將濾波電容并聯(lián)到整流電路的輸出端 直流成分全部流過負載 C1分流掉交流成分大部分 流過RL的交流成分大大減少 使UO變得平滑 圖5 3電容濾波電路的波形圖 五電子電路的分析方法 37 4 穩(wěn)壓電路 4 1晶體管晶體管 transistor 是一種固體半導體器件 可以用于檢波 整流 放大 開關 穩(wěn)壓 信號調制和許多其它功能 晶體管是電腦 手機 和所有其他現(xiàn)代電子電路的基本構建塊 晶體管有三個極 分別由N型跟P型組成發(fā)射極 Emitter 基極 Base 和集電極 Collector 其構成的放大電路形式有 共發(fā)射極 共基極和共集電極放大電路 五電子電路的分析方法 38 4 2晶體管的特性曲線 五電子電路的分析方法 39 4 2晶體管的特性曲線 五電子電路的分析方法 40 4 2晶體管的特性曲線 五電子電路的分析方法 41 4 3晶體管的主要參數(shù) 五電子電路的分析方法 42 4 3TIP642晶體管 TIP642是NPN達林頓功率晶體管 達林頓管 DarlingtonTransistor 又稱復合管 它采用復合連接方式 將二只三極管適當?shù)倪B接在一起 以組成一只等效的新的三極管 放大倍數(shù) 是兩個三極管放大倍數(shù)的乘積 用途 在電子學電路設計中 達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中 主要參數(shù) 175W在25 時 額定輸出電流10A最小放大倍數(shù)1000 在4V 5A時 五電子電路的分析方法 43 4 4TL431三端可調分流基準電壓源 TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準電壓源 它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref 2 5V 到36V范圍內的任何值 該器件的典型動態(tài)阻抗為0 2 在很多應用中可以用它代替齊納二極管 例如 數(shù)字電壓表 運放電路 可調壓電源 開關電源等等 符號 五電子電路的分析方法 44 4 5穩(wěn)壓電路 主要由V1 VT1 R1 R2和RB組成 R1和R2檢測充電器的輸出電壓 并向V1的R端提供反饋電壓 充電時充電器的輸出電壓不能超過限定值 24V的電池限定值為28 8V 當輸出電壓達到28 8V時 R1和R2的分壓剛好為2 5V 當輸出電壓再升高 V1馬上導通 分流作用使VT1的基極電流減小 調整管VT1的分壓增加 從而減小了輸出電壓 五電子電路的分析方法 45 4 6限流電路 限流電路主要由VT1 V2 Re1組成 Re1用于檢測充電電流 在充電初期 或誤將蓄電池的極性接反時 充電電流較大 從而危及VT1及蓄電池的安全 24V 44A h的蓄電池最大的充電電流為11A 平均電流為8A 當充電電流達到最大值時 Re1上的壓降剛好為2 5V 過流時V2馬上導通 使VT1的基極電流減小 則集電極電流 充電電流 也隨之減小 充電電流不過流時V2不導通 對VT1沒有什么影響 為確?？煽康毓ぷ?最大充電電流一般都小于允許的最大值 所以Re1的阻值可選的稍微大一些 在該例中 Rel取0 24 最大充電電流為10A 五電子電路的分析方法 END 46 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 47 可編程程序控制器 ProgrammableLogicControllerPLC 它采用一類可編程的存儲器 用于其內部存儲程序 執(zhí)行邏輯運算 順序控制 定時 計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令 并通過數(shù)字或模擬式輸入 輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 目前我們47500T的船上使用PLC也很普遍 在總配電板 應急發(fā)動機 液位遙測和舵機報警箱的設備中都有使用 6 1可編程程序控制器 六PLC電路的分析方法 48 S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC 如S7 200 小規(guī)模性能要求的PLC 如S7 300 和中 高性能要求的PLC 如S7 400 等 SIMATICS7 200PLC是超小型化的PLC 它適用于各行各業(yè) 各種場合中的自動檢測 監(jiān)測及控制等 S7 200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用 德國西門子 SIEMENS 公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛 西門子S7系列PLC體積小 速度快 標準化 具有網(wǎng)絡通信能力 功能更強 可靠性更高 6 2SIEMENS可編程序控制器 六PLC電路的分析方法 49 6 3CPU224的技術指標 CPU224本機集成了14點輸入 10點輸出 共有24個數(shù)字量I O 它可連接 個擴展模塊 最大擴展至168點數(shù)字量I O點或35路模擬量I O點 CPU224有13 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間 個獨立的30KH 高速計數(shù)器 路獨立的20KH 高速脈沖輸出 具有PID控制器 CPU224配有 個RS 485通訊 編程口 具有PPI通訊 MPI通訊和自由方式通訊能力 是具有較強控制能力的小型控制器 外形尺寸 120 5 80 62 系統(tǒng)I O 本機I O14入 10出 擴展模塊數(shù)量 個模塊數(shù)字量I O映像區(qū)256 128入 128出 數(shù)字量I O物理區(qū)168 94 74 模擬量I O映像區(qū)32入 32出模擬量I O物理區(qū)35 28 7 或14出 六PLC電路的分析方法 50 6 4CPU224的接線 DC輸入DC輸出 DC輸入端由1M 0 0 0 7為第 組 2M 1 0 1 5為第 組 1M 2M分別為各組的公共端 24VDC的負極接公共端1M或2M 輸入開關的 端接到24VDC的正極 輸入開關的另 端連接到CPU224各輸入端 DC輸出端由1M 1 0 0 0 4為第 組 2M 2 0 5 1 1為第2組組成 1L 2L 分別為公共端 第 組24VDC的負極接1M端 正極接1L 端 輸出負載的 端接到1M端 輸出負載的另 端接到CPU224各輸出端 第2組的接線與第1組相似 六PLC電路的分析方法 51 1 控制要求 主持人一個開關控制三個搶答桌 主持人說出題目后 誰先按按鈕 誰的桌子上的燈即亮 這時主持人按按鈕后燈才熄滅 否則一直亮著 三個搶答桌的按鈕是這樣安排的 一個搶答桌上是兒童組 桌上有兩個按鈕 是并聯(lián)形式 無論按哪一只 桌上的燈都亮 大人組的桌子上也有兩個按鈕 是串聯(lián)形式 只有兩個按鈕都按下 桌上的燈才亮 中學生組桌上只有一個按鈕 且只有一個人 一按燈即亮 當主持人將開關處于開狀態(tài)時 10S之內若有人搶答按按鈕 電鈴響 6 5實例1 智力競賽搶答裝置 六PLC電路的分析方法 52 2 輸入 輸出端子地址分配 搶答裝置采用S7 200CPU214可編程控制器進行控制 六PLC電路的分析方法 53 3 程序設計 根據(jù)工藝要求和輸入 輸出端子地址分配設計的搶答裝置梯形圖及指令表 六PLC電路的分析方法 54 4 工作過程分析 10 0或10 1接通時 Q0 0自保 E1燈亮 若Q0 1或Q0 2先動作 Q0 0就不能動作 I0 2導通時 Q0 1自保 E2燈亮 若Q0 0或Q0 2先動作 Q0 1就不能動作 10 3和10 4同時導通時 Q0 2自保 E3燈亮 若Q0 0或Q0 1先動作 Q0 2就不能動作 當主持人將轉換開關SA處于開狀態(tài)時 10s之內若有人搶答按按鈕 Q0 3得電 電鈴響 六PLC電路的分析方法 END 55 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 56 VISCOCHIEF燃油粘度自動控制系統(tǒng)如圖7 1所示 它主要由EVT 10C粘度傳感器 PT100溫度傳感器 VCU 160控制器 SHS蒸汽加熱裝置和EHS電加熱裝置等部分組成 粘度傳感器和溫度傳感器分別檢測燃油加熱器出口燃油的粘度和溫度 兩者將粘度和溫度值按比例轉換成標準電流和電壓信號送到控制器 7 1控制系統(tǒng)的組成 功能及特點 圖7 1VISCOCHIEF粘度自動控制系統(tǒng)組成圖1 EVT 10粘度傳感器 2 PT100溫度傳感器 3 VCU 160控制器 4 蒸汽調節(jié)閥 5 蒸汽燃油加熱器 6 電動燃油加熱器 7 電源控制箱 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 57 7 2測量單元 1 EVT 10C粘度傳感器EVT 10C型粘度傳感器由測粘計和單片機變送器兩部分組成 其結構原理圖 1 測粘計測粘計是燃油粘度的測量裝置 它把燃油粘度的變化轉換為感應電動勢的變化量并送到單片機變送器 測粘計的主要部件是振動桿1 動力線圈2 永久磁鐵3 檢測線圈4 永久磁鐵5等 圖7 2EVT 10C型粘度傳感器結構原理圖1 振動桿 2 動力 線圈 3 5 永久磁鐵 4 檢測線圈 6 單片 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 58 工作原理 振動桿的強制振蕩是由動力線圈2和永久磁鐵3產(chǎn)生并保持的 其振蕩頻率是固定的 當設計的振動桿幾何尺寸使其自動頻率等于強制振蕩頻率時 將發(fā)生共振 在這個振蕩頻率上 振動桿的振蕩幅值達最大 燃油的摩擦阻力將衰減振動桿振蕩的幅值 振動桿的幅值衰減量正比于燃油粘度 在測量管路里流過燃油的粘度越高 振動桿振蕩受到的衰減越大 桿的振蕩幅值越小 反之 粘度越低 衰減量越小 桿的振蕩幅值越大 通過固定在振動桿上的永久磁鐵5和在其上方的檢測線圈4進行測量振動桿的振蕩幅值 檢測線圈內感應電動勢的下降量與振動桿振蕩幅值的衰減量成正比 圖7 2EVT 10C型粘度傳感器結構原理圖1 振動桿 2 動力 線圈 3 5 永久磁鐵 4 檢測線圈 6 單片 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 59 2 單片機變送器 粘度變送器采用單片機80C31組成單片微型計算機變送系統(tǒng) 見電路圖 它把測量線圈產(chǎn)生的感應電動勢經(jīng)數(shù)據(jù)放大后送入精密電壓一頻率轉換器LM231 它輸出的脈沖信號頻率與輸入電壓成比例 實際上LM231是起模數(shù)轉換器的作用 80C31再把表示粘度值的數(shù)字量送入AD7543BD數(shù)模轉換器轉換成電壓模擬量 經(jīng)電壓電流變換電路轉換成標準4mA 20mA電流輸出 其對應的粘度測量范圍是0cSt 50cSt 圖7 3單片機變送器電路原理圖 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 60 2 PT100溫度傳感器 本系統(tǒng)用的PT100溫度傳感器在結構上與以往使用的溫度傳感器有所不同 如圖7 4所示 檢測元件1直接插人被檢測介質中 不用殼體防護 以避免熱電阻與殼體之間的空氣影響傳熱速度 為了防止更換或檢修傳感器時介質外逸 采用了特殊的彈簧囊結構 若要拆下傳感器7 應先松開鎖緊螺帽5 隨后可旋出傳感器 與此同時 止回帽2在彈簧3和燃油壓力作用下 將導向管4下端口蓋住 從而可防止管路6中燃油的逸出 這種改進后的溫度傳感器的慣性很小 能及時感受溫度的變化 圖7 4PT100溫度傳感器結構原理圖1 檢測元件 2 止回帽 3 彈簧 4 導向管 5 鎖緊螺帽 6 管路 7 傳感器 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 61 7 3 VCU 160粘度控制器 1 控制方式和過程VCU 160粘度控制器用單片機8031可以同時監(jiān)視 控制 顯示燃油溫度和粘度 它主要由PI溫度調節(jié)器和PI粘度調節(jié)器組成 控制和顯示所用的輸入信號來自于EVT 10C粘度傳感器和PT100溫度傳感器 輸出控制信號到蒸汽加熱裝置的蒸汽調節(jié)閥或電加熱裝置的接觸器 可以對DO 柴油 進行溫度定值控制 對HFO 重油 進行溫度或粘度控制 兩種控制方式在升溫或降溫過程中有升溫速率的程序和降溫粘度定值控制 另外設有手動控制蒸汽調節(jié)閥調節(jié)方式 在各種工作方式下均有溫度和粘度顯示 柴油方式 當把控制方式選擇開關從停止轉到DO位置 溫度控制 時 開始對柴油進行加熱 溫度升高的速率是按事先設定的規(guī)律進行程序控制的 當溫度達到設定的DO定值控制溫度以下3 C之內時 加溫過程的程序控制結束 自動轉入溫度定值控制 此時粘度警報被自動關掉 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 62 重油方式當把控制方式選擇開關轉到HFO位置 粘度控制 時 升溫過程與DO工作方式升溫過程相同 只是當溫度達到HFO設定溫度以下3 C之內時 自動轉入粘度定值控制 當粘度被控制到給定值與測量值的絕對偏差在0 5cSt以內時 溫度調節(jié)器開始以粘度設定值所對應的當時溫度值作為溫度給定值 對HFO進行溫度定值控制 只要粘度保持絕對偏差在0 5cSt以內 溫度調節(jié)器就一直輸出控制信號 使系統(tǒng)溫度保持在當時溫度上 當粘度絕對偏差值超過0 5cSt時 粘度調節(jié)器開始工作 使其恢復到絕對偏差在0 5cSt以內時 溫度調節(jié)器又以此時粘度所對應的溫度為給定值進行溫度定值控制 控制過程曲線如圖7 5所示 圖7 5粘度控制過程曲線 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 63 2 控制板電路 VCU 160控制器的電路是制做在一塊印刷電路板上的 這塊控制板裝在主控制箱中 它由輸人端輸人粘度控制系統(tǒng)中各種模擬量和開關量信號 經(jīng)8031單片機處理后 由輸出端輸出各種控制 顯示和報警信號 這塊電路板實際電路較為復雜 為了便于講清它的工作原理 我們對該電路板的實際電路作了適當?shù)暮喕?簡化后的電路如圖7 6所示 圖7 6控制板電路原理圖 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 64 1 模擬量輸人電路 控制和顯示等所用的輸人信號來自EVT 10C粘度傳感器和PT100溫度傳感器的模擬量 它們分別是毫安電流和毫伏電壓信號 經(jīng)各自數(shù)據(jù)放大器A1和A2放大后送入8位多路轉換開關DG508 多路轉換開關的作用是在某一時刻只能選擇一個通道的信號輸入 這一功能是由多路轉換開關內地址譯碼器實現(xiàn)的 從圖中可見 該地址來自可編程并行接口8255 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 65 2 開關量輸入電路 從圖中可知 根據(jù)開關量的用途不同分成三種不同的方式輸入 X6 4端為手動控制方式輸入端 X6 5端為重油工作方式 X6 6端為柴油工作方式輸入端調節(jié)閥限位開關通過輸入端X6 3和X3 2經(jīng)光電耦合器SFH610與8031相連 當調節(jié)閥開 關動作到極限位置時 對應的極限開關閉合 使與之對應的光電耦合器的光電隔離管導通 按鈕PB1是功能選擇按鈕PB2和PB3分別是增加和減少設定參數(shù)值按鈕 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 66 3 輸出控制電路 VCU 160控制器中的8031根據(jù)粘度或溫度設定值其對應的實際測量值偏差 按比例積分作用規(guī)律輸出控制信號 并轉換成一系列脈沖信號 經(jīng)8255接口 PA PA3 和ULN2803 1 驅動器及光電隔離器MOC3031 去控制雙向晶閘管T2800D的導通角 也就是控制驅動執(zhí)行機構的伺服電機 伺服電機帶動蒸汽調節(jié)閥開 關或控制電加熱裝置的接觸器控制燃油加熱量 從而達到維持系統(tǒng)溫度或粘度恒定的目的 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 67 4 顯示電路 面板上 組三個數(shù)碼顯示器用來顯示控制過程溫度 C或 F 參數(shù) 警報種類或設定參數(shù)的代碼 B組三個數(shù)碼顯示器用來顯示控制過程粘度 cSt或cp 參數(shù) 觸發(fā)警報的現(xiàn)行參數(shù)值或參數(shù)設定值 C組兩個發(fā)光二極管可指示控制器被設定為是溫度或粘度控制功能形式 D組兩個發(fā)光二極管用來指示系統(tǒng)中配置的加熱器是SHS蒸汽加熱裝置還是EHS電加熱裝置 E組兩個發(fā)光二極管用來指示系統(tǒng)現(xiàn)行的工作方式是HFO還是DO 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) 68 5 報警電路 VISCOCHIEF粘度控制系統(tǒng)具有多種故障和參數(shù)越限報警功能 如 電源 PT100信號 EVT 10C信號 高溫 低溫 髙粘 低粘等 當8031在檢測或查詢過程中發(fā)現(xiàn)故障時 通過8255接口PBo 18 PC3 17 輸出報警信號 經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器LS122轉換成脈沖信號 經(jīng)三極管放大電路驅動繼電器X 使報警燈發(fā)出閃光信號和警報器發(fā)出斷續(xù)聲響報警 七單片機組成的燃油粘度控制系統(tǒng) END 69 一必備的知識和能力二基本電氣控制電路的分析方法三簡單的開關控制電路四繼電器電路的分析方法五電子電路的分析方法六PLC電路的分析方法七單片機電路的分析方法八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 目錄 70 工業(yè)控制已從單機控制走向集中監(jiān)控 集散控制 如今已進入網(wǎng)絡集約制造時代 網(wǎng)絡通訊的優(yōu)點 節(jié)省電纜及工程安裝的費用 另外 大量電纜敷設 安裝 接線造成的工程質量風險 工期風險也是越來越得到用戶的注意 在這方面 網(wǎng)絡技術的應用比采用傳統(tǒng)I O硬接線技術具有無法比擬的優(yōu)越性 例如 47500T三臺發(fā)電機采用了網(wǎng)絡技術 少放了電纜2 6公里 遠程參數(shù)化功能為工程調試 開通 節(jié)省的大量時間 更完善的系統(tǒng)故障診斷功能 與互聯(lián)網(wǎng)技術結合真正實現(xiàn)了遠程故障維護 圖8 1船上檢測報警系統(tǒng)圖 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 8 1網(wǎng)絡通訊的優(yōu)點 71 8 2Modbus協(xié)議 Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言 通過此協(xié)議 控制器相互之間 控制器經(jīng)由網(wǎng)絡 例如以太網(wǎng) 和其它設備之間可以通信 它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準 有了它 不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡 進行集中監(jiān)控 常用的MODBUS通訊規(guī)約有兩種 一種是MODBUSASCII 一種是MODBUSRTU 一般來說 通訊數(shù)據(jù)量少而且主要是文本的通訊則采用MODBUSASCII規(guī)約 通訊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大而且是二進制數(shù)值時 多采用MODBUSRTU規(guī)約 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 72 A主從通訊方式 采用主從通訊方式的網(wǎng)絡中 只有一個設備 稱為 主機 能夠建立協(xié)議 稱為 查詢 其它設備 稱為 從機 只能通過提供數(shù)據(jù)或做出相應的動作響應主機的查詢 主機既能對某個從機單獨訪問 又能對所有的從機發(fā)布廣播信息 從機對于主機的單獨查詢都要返回一個信息 即 響應 對于主機的廣播信息則無須響應 主機 從機 從機 從機 從機 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 73 B協(xié)議定義的內容 協(xié)議定義的主機查詢格式 包括 從機的編址方法 或廣播 要求動作的功能代碼 傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等 協(xié)議定義的從機響應格式 包括 動作確認 返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗等 如果從機在接收信息時發(fā)生錯誤或不能完成主機要求的動作時 它還將產(chǎn)生一個故障信息作為響應 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 74 C查詢與響應信息 主機的查詢信息 從機的響應信息 設備地址功能代碼數(shù)據(jù)字節(jié) 數(shù)據(jù)字節(jié)錯誤校驗 設備地址功能代碼數(shù)據(jù)字節(jié) 數(shù)據(jù)字節(jié)錯誤校驗 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 75 主機查詢信息 查詢中的功能代碼告訴指定的從機完成什么樣的動作 數(shù)據(jù)區(qū)中包含了從機執(zhí)行任務時所需的附加信息 錯誤校驗區(qū)為從機指定了信息完整性校驗的方法 如功能代碼03表示讀從機的保持寄存器并返回其中的內容 數(shù)據(jù)區(qū)則必須告訴從機從哪個寄存器開始讀 需要讀多少個寄存器 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 76 D從機響應信息 正常情況下 從機響應的功能代碼與查詢的功能代碼相對應 數(shù)據(jù)區(qū)包含根據(jù)查詢要求收集到的數(shù)據(jù) 如寄存器的值或狀態(tài)等 當發(fā)生通訊錯誤時 從機響應的功能代碼就轉為指示該響應為故障響應 數(shù)據(jù)區(qū)則包含故障描述代碼 錯誤校驗域允許主機確認信息內容是否有效 八網(wǎng)絡通訊在船舶電氣中的運用 77 ERTU地址域 信息的地址域包括8位 RTU 從機的有效地址范圍為0 247 十進制 單個從機的地址范圍為1 247 主機尋址從機的方法是將從機的地址信息放在地址域中 從機返回信息時也將自己的地址放在地址域 以便讓主機知