第9章 船舶主机遥控系统

船舶主机遥控系统和桥楼两翼操作指南一、初次启动前检查:* 控制位置处于"集控室"(CONTROL ROOM)位置,辅助车钟处于"完车"(FWE)状态.* 操纵手柄处于"停车"(STOP)状态.* 按"试灯"(LAMO TEST)系统检查灯光系统.* 车钟系统:移动操纵手柄按步骤发指令并且获得集控室应答.二、控制部位的转移:---从集控室转移到桥楼控制:* 辅助车钟处于"备用"(STAND BY)状态.* 将操纵手柄置于与主机转速相对应的位置.* 按操纵指挥位置"桥楼"(BRIDGE),指示灯频闪并拌有蜂鸣器声.* 操纵指挥位置"集控室"(CONTROL ROOM)指示灯继续亮着.* 得到机舱应答后,"桥楼"(BRIDGE)指示灯亮,"集控室"(CONTROL ROOM)指示灯灭.---从桥楼到集控室:* 辅助车钟处于"备用"(STAND BY)状态.* 按操纵指挥位置"集控室"(CONTROL ROOM),指示灯频闪并拌有蜂鸣器声.* 操纵指挥位置"桥楼"(BRIDGE)指示灯继续亮着.* 得到机舱应答后,"集控室"(CONTROL ROOM)指示灯亮,"桥楼"(BRIDGE)指示灯灭.操作指示:* 根据指令移动操纵手柄至相应位置,主机启动并逐渐达到所需转速RPM.* 从"百分之五十负荷"(AB. 50% LOAD)到"海上全速"(MAX)或者反之,主机转速通过负荷的作用在大约十五到六十分钟的海上航行时间里逐步改变主机转速.* 按"取消负荷程序"(CANCEL LOAD PROGRAMME)钮,可取消负荷程序;移动操纵手柄,使之处于负荷水准之下,负荷程序亦停止工作.车钟系统:* 移动操纵手柄至所需要之指令位置,指令即被发出.处于新的指令位置上的车钟按钮指示灯开始频闪并拌有声响警示信号,指令得到应答以后,先前位置上的指示灯灭,新的指令位置上的指示灯亮,声音提示停止.停车:* 当"保护停车"(SHUT DOWN)警示灯亮,蜂鸣器发出声响,主机自动停车.* 操纵手柄设置于"停车"(STOP)位置,待"保护停车"(SHUT DOWN)警示灯灭掉以后,主机便可重新启动.减速:* 当"保护减速"(SLOW DOWN)警示灯亮,蜂鸣器发出声响,主机转速自动降低至预置值,将操纵手柄置于保护减速保护值以下位置.* "保护减速"(SLOW DOWN)警示灯熄灭,保护减速功能复位,移动操纵手柄可提高主机转速.* 按"取消保护减速"(CANCEL SLD)钮,取消所有保护减速,再按此钮,复原.应急操作:* 应急启动之前需要按取消所有功能钮.* 所有可取消保护减速功能被终止.* 手动设置的转速限制被取消.* 负荷程序被取消.* 启动油门给定值增加.* 再次按功能取消键,恢复保护功能.主机超速:* 一旦测出主机超速,"保护停车"(SHUT DOWN)警示灯亮,蜂鸣器发出声响,主机自动停车.* 将操纵手柄置于"停车"(STOP)位置,使其复位,然后重新置于指令位置.启动故障:* 当"启动故障/失败"(START BLOCK/FAILURE)警示灯亮,蜂鸣器发出声响.* 将操纵失败置于"停车"(STOP)位置,使其复位,然后重新置于指令位置.* 将控制功能转移至集控室继续启动.系统故障:* 当"控制系统故障"(CONTROL SYSTEM FAILURE)警示灯亮,蜂鸣器发出声响.* 和集控室取得联系,必要时转移控制.清除警报:* 按"报警认可"(ALARM ACKN)钮,声响/频闪报警复位.应急车钟:* 按"按钮车钟"(PUSH BUTTON TELEGRAPH)以后可以执行应急车钟操纵,应急车钟是通过应急车钟系统的按钮来操作的.备车:* 在引水员抵达之前,有必要在桥楼试一试主机换向,再将控制功能从桥楼转移至集控室,进行停车/启动试车,然后转回桥楼控制.模式:* 在车钟仪表盘上显示系统工作模式,有辅助车钟的"完车"(FWE),"备车"(STAND BY),或者"海速"(AT SEA).按"备车"键,可由"完车"转换至"备车","备车"指示灯频闪,得到应答后"备车"灯亮,"完车"灯灭. 注意:不能跳过"备车"直接从"完车"转成"海速",也不能跳过"备车"从"海速"转成"完车".船舶主机遥控系统桥楼两翼操作指南综述:桥楼两翼操作手柄和桥楼主手柄一样直接操作主机,控制信号通过主机遥控AC--4桥楼部分送到主机.控制和位置的变换* 从桥楼至两翼按驾驶台中ETU/AC4车钟及控制面板PORT WING (左翼)或STB WING (右翼)按钮,相应位置的灯板"IN CONTROL"灯闪.* 将两翼手柄位置同主手柄一致.主手柄RPM设定点在"RPM SETPOINT"显示器中显示,当主手柄和两翼手柄位置一致时,控制位置自动变换,灯板"IN CONTROL"亮.两翼控制* 将两翼手柄位置同主手柄一致,主手柄设定点在"SET POINT"显示器中显示.* 按两翼控制面板中"IN CONTROL"按钮,控制位置变换为两翼控制,"IN CONTROL"灯亮.返回桥楼控制* 将主手柄置于车钟按钮指示灯所示位置.为确保平稳转移,在执行转换前主机转速 "ENGINE RPM"与主机转速指令"RPM COMMAND"必须一致.* 按驾驶台中ETU/AC--4车钟和控制面板的"BRIDGE CONTROL" (桥楼遥控)按钮,控制位置返回主手柄控制.两翼操作* 只要将两翼手柄置于所需位置,即可实现两翼的操作.。

船舶自动化领域的一个重要组成部分是主机遥控系统。

目前主机遥控系统技术方案多种多样，本文采用PLC工业控制网络来实现主机遥控系统的功能，具有经济性能好、硬件电路结构简单、工作安全可靠的特点。

在多PLC控制网络实现主机遥控系统设计的基础上，研讨主要设计整个PLC网络的总体结构和通讯方案，并通过通讯网络实现对主机的起停部分的自动控制及安保系统设计。

2 主机遥控PLC网络控制总体结构设计及通讯方式的实现2.1 主机遥控PLC网络控制总体结构设计PLC控制网络用于主机遥控系统的控制，包括两台S7-200PLC。

其中一台用于主机起停和转速调节控制，安装在机控室;另一台用于完成电子调速器的任务，安装在机舱。

另设计算机作为监视平台，用来监视整个系统的重要信号。

整个网络的主要设备为:两台S7-200PLC、一台微型机、网络连接器、PC/PPI电缆、RS-4 85电缆。

根据总体通讯设计思路，我们的总体结构图设计如图1。

图1 总体结构图如图，主站PLC通讯口出来地总线分别通过网络连接器和PC/PPI电缆和从站PLC以及计算机通讯。

主从站之间通过RS-485总线进行PPI协议通讯，主站和计算机终端通过PC/P PI电缆进行自由口通讯。

从主站PLC通讯口出来连接上网络连接器，是为了隔离，以免计算机RS-232口损坏。

通过网络连接器出来地线以及RS-485信号A和B通过比较高低电平与从站进行通讯。

同时通过PC/PPI电缆的连接口引出5针通过RS-485和RS-232转换成3条线分别为接收、发送和地线，与计算机进行通讯。

S7-200PLC通讯口的引脚分配见附表。

附表通讯口引脚分配2.2 多通讯协议的组合及调试在S7-200网络通讯中，可以实现两种通讯协议进行通讯而不互相干扰。

但前提是两种协议的波特率必须相同，由于只有一个通讯口，波特率只支持9600波特，因此在多协议通讯时，波特率设置为9600波特。

对于多协议的组合方式，作者采用了总线分时复用法，在总线分时控制中，作者通过几个定时器组成矩形波，从而形成高低不同时段分别进行PPI协议通讯和自由口通讯。

现代的船舶基本上都已经实现了现代化，船舶的主机系统也实现了高科技，而且发展较快，在其主机系统发展的历程最早是气动式的控制系统，再到电动式发展，如今已经发展为电子集成气动式，甚至很多船舶已经使用了微机气动式的控制系统。

主机遥控系统是现代化船舶的核心技术，此系统是微机控制的，集控室等于主机之间的信号交流，系统控制的内容多且繁杂，其逻辑关系是人脑所不能理清楚的。

正是因为控制系统的复杂性，一旦船舶的主机发生了故障，一时间很难找到故障部位。

而主机系统出现了故障，将会使主机不能正常启动，进而威胁到船舶的正常运行。

船舶轮机管理人员只有掌握了各种现代化的科学技术和原理，能对船舶主机遥控系统有全面的专业知识，才能比较快速，准确的做出分析与判断，并且找到故障原因。

船舶现代化的发展，要求能够快速准确的找出船舶主机遥控系统的故障原因。

一、船舶主机遥控系统概述主机遥控是指远离机旁在驾驶台( 或集控室)通过自动控制装置对船舶柴油机主机进行操纵。

如同所有的控制系统一样,主机遥控系统是由控制器和控制对象( 主机 )二部份组成的。

控制器的任务在于不断地采集来自驾驶台的操纵命令和来自主机的运行状态信息，做出判断，自动地根据系统的控制要求，向被控对象发出控制信号，以达到控制目标。

随着船舶自动化技术的发展, 装设主机遥控系统的船舶逐年增多。

比较完善的主机遥控系统通常设有如下功能(或环节):（1）逻辑程序控制，它包括操纵转换位置判断、自动换向、自动起动、重复起动、重起动、制动的逻辑控制；（2）转速与负荷控制，它包括转速信号发送速率限制和负荷程序等；（3）安全保护与应急操作；（4）系统功能模拟试验；（5）系统故障自检等。

组成自动控制系统的元件有气动、机械、液压、继电器----接触器、半导体分立元件、小规模集成电路等不同种类, 在技术发展的不同阶段，主机遥控系统的类型随采用的控制元件不同也有气动式、电动式、电-气式、电-液式等不同。

随着微型计算机在控制领域的广泛应用, 自上世纪八十年代远洋船舶主机遥控系统普遍采用了微型机做为控制器的核心，使系统的设计、生产、使用和维修都更为简单, 可靠性也大大提高。

船舶主机遥控系统的故障分析嘏一栅觥猥,确⑧船舶主机遥控系统的故障分析U8z 青岛远洋船员学院刘世居【内容提要］船舶主机遥控系统的故障分析,是轮机工程中故障分析的难•最之一,尤其在微机遥控系统中，山于微机本身比较复杂，安全装置比较多，故一旦发生故障，查找分析比较困难•本文以主机遥控系统的共性为基础，以常见故障为例，时主机遥控系统的故障作一初步探讨.1微机遥控系统的基本组成现代船舶主机的遥控系统,大多以微机遥控为主，气动遥控作为辅助或备用•气动遥控系统比较直观，一般根据说明书中提供的逻辑图，能够较快地掌握系统的主要功能，而在微机遥控系统中，主机操纵的主要功能都压缩到微机里去了,因而一.旦发生故障，往往不能比较直观地查找与分析，但如果能够把微机作为操纵系统中一个功能块来对待，问题就会简单多了•实质上，不论何种微机遥控系统，都可总结为如下框图表示.反馈围1牧机遥控乐兢框围微机遥控系统的操作非常简单，现已简单到只须移动车钟手柄，即可完成对主机的操车钟,而车钟手柄控制的只是一个电位器.纵.在不同位置送给微机不同的电压信号.微机接收到这个信号后刿断执行，发岀起动，换向，调速或停车信号•安全保护装置在检测到主机有不正常状态时，即输人微机一个信号，微机再输出自动减速，停车信号，或直接通过一个电，气转换机构，给主机操纵的执行机构一个停车，减速信号，使主机减速或停车•我们知道,主机操纵的执行机构，所接受的信号一般是气压信号，而计算机输出的只能是一个电信号•因而，微机和主机操纵的执行机构之间，必须有一套电，气转换装置，称为E—P转换(Electric一Pneu- matic) •在电，气转换装置中川前大多采用电磁阀•例如起动，换向，停车，微机只需要按一定程序输出一个开关量，通过电磁阀给出起动, 换向，停车等气压信号•调速信号较复杂，以液压调速器为例，它所需要的调速信号为一连续的气压信号，如微机输出的是开关量，则需将此开关量通过一个E-P转换单元，转换成为一个连续的气压信号•例NABs公司的M800 遥控系统的调速信号的E-P转换单元：圉2E—P转换单元图中电磁闻1有电时为减速2有电时为加速，在设定转速和实际转速差距比较大时，电磁闻3打开，以增大加贓速度的速率•若调速信号合适时,反馈电位器反馈信号，通过微机使三个电磁闻都断电•这样，微机控｛6j的三个小电磁阀，相当于比例调压阀4的一个调节螺钉.此装置说明书中称为E-P-P,即电(ELEO 信(PNEUMATIC)转变为一个气，信号TRIc).号，再转换为另一个气PNEUMATIC)信号. 有的微机遥控系统，在调速过程中微机输出一个电压信号V•经过V/1及LP转换器，转换为一个气压信号,输送给调速器，达到调速的U 的•篇幅所限，这里不再详述.48航悔技术)1998年第5期2分析故障的一般原则2・1掌握系统的安全保护装置和连锁装置在主机遥控系统中，最常见的故障是：①不能起动或起动困难；②不能换向；③不能调速.造成这些情况的原因，往往是安全装置的保护的作用•因而在分析故障之前，一定要首先了解安全保护装置和连锁装置，最好能找到安全装置的传感器或连锁装置的安装位置，便于现场查询•安全保护装置常见的有油压，水压，油温，水温，超速保护,曲柄箱油雾浓度监测等•连锁装置一般有:不停油不能换向,换向不完毕不能起动，转向连锁,盘车机连锁等•安全和连锁装置造成操纵主机困难的原因,往往不是参数和主机的状态不正常，而是传感器的误传导，使得在排除故障时走一定的弯路，因而检查安全保护装置本身就显得尤为必要.2.2 了解主机遥控系统的主要功能，及可设定拳数的意义及数值微机遥控系统具有功能主要有:重复起动，负荷程序，临界转速自动回避,1起动油量躲持.等.可设定的参数很多，说明书中一般都提供详细的数据表•对系统的功能和参数一定要理解，必要时根据机器的状态进行遣当调节.例如点火转速(IgiiitionSpeed 或Cut—off— Speed),其实质是给计算机设置一个指令，根据机器的状态，认为主机能够点火燃烧而切断起动空气的一个转速•机器经过多年运转，机器状态发生了变化,原来设置的点火转速就可能不够,需要进行修改•再如起动油量，是为了起动可鼎而设置的,专门用于起动的油量•如一台主机经儿年的运转，汽缸，活塞，油泵及油门传动机构有不同程度的磨损，这时仍用新机的起动油量，往往造成起动困难，这时，适当增大起动油量的设置，问题即可解决.2.3故障岀现后的分析步骤①查报警•一台柴油机从静止状态到运行状态，操作不灵，或运行过程中突然自动减速或停车，我们首先应检查的是故障报警•一般控制台或模拟板上都有比较重要参数的指示灯，数值表•如润滑油，玲却水的压力,温度等•分析这类故障时，要分清是参数不正常还是传感器不正常，并分别进行处理.②使用机旁操纵检查执行机构•此时微机与主机之间的联系被切断，人机对话变得简单了,便于发现故障的所在•例如Sulze;RTA84c 型柴油机有两套机旁操纵系：笫一种:手通过杠杆打开起动控制阀一起动.■通过应急手柄直接推动油门杆一调速第二种:起动方式同前通过手动调压阀调节调速气压信号，通过调速器调速.两种操纵方式相比较，第一种更接近于主机,而通过两种操纵方式试验可检查调速器本身是否有问题•例如第一种能用，第二种不能用，则必定是调速器的故障•否则可能是其它执行机构的问题,需进一步分析•不能达到点火转速是起动空气的问题;达到发火转速而不能起动可能是供油系统问题.③检查微机指令系统•如果机旁操纵投有问题，可以断定主机操纵的执行机构是好的，其中包括起动阀，换向机构，调速器等•下一步应检查微机的指令系统.一般微机遥控系统都有个模拟板,通过此模拟板，可以检查微机本身的丄作状态及各重要参数的设置•这些工作状态，参数数值都可通过指示灯，数码管或液晶显示屏显示岀来•如果属微机硬件故障,可通过换备用模块板的方式进行解决,而不必去考虑板上的哪个集成块或元件有问题•硕件无故障，则应考虑参数的设賢问题，例如起动抽量，点火转速，一次起动时问等•应根据故障的具体现象，及机器的使用状态等情况作适当修改・④查电气接口.111于气电转换的接口部分阀件管路比较复杂，所以放在最后检查•一般是先使微机发出操纵指令，再检查阀件是否动船舶主机遥控系统的故障分析一一刘世居作•若不动作，再进一步找原因•例如起动过程中，车钟放在起动位置，起动指令已发出，如果主机无反应•可用螺丝刀通过起动闻尾部的小孔,推动阀芯使其达到起动位置•若主机能够起动起来，则说明气路管线无问题，故障就在电磁间•可检查阀芯的滑动悄况和电磁阀的电路问题，使故障范围缩小到很小的范围，很容易查到并解决•若电磁阀无问题，而起动系统无反应,则需检查电磁闻与执行机构之间的管线. 具体方法是关闭主起动阀，将操纵手柄放在起动位置，然后从电磁阀开始，逐个接头或闻件进行检查•可旋松管路接头,检查是否有气，这样就能很容易找出故障点.3故障实例分析3.1主机起动过程不正常NABCOM800型主机遥控系统•本操纵系统有三种操纵方式:①微机遥控;②气动遥控;@机旁操纵•正常使用为微机遥控,气动遥控作为备用，机旁操纵作为应急使用.故障现象:微机遥控起动，每次都要进行两次•第一次失败，第二次成功.实验及分析:机旁及气动遥控均无问题，参数正常，安全保护装置正常，模拟板模拟实验，检查微机及控制阀均无问题，根据说明书，参数正常•表面看一切正常•后对重要参数起动油量进行分析•该系统的起动油量有两个，第一次起动，模拟板设置的起动油量气压为l.lbai- (0.11 MPa),® 二次起动称之为:HeavyStart,1.8bar(0.18 面板设置的起动油量设定气压为MPa).第一次起动失败,笫二次起动时自动转换到Hea〜yStart，使用O.lSMPa的转速设定气压信号•起动成功，说明第一次起动油量过小，将第一次起动油量气压设置为l・5bar(0・15 MPa),故障排除•进一步分析认为:该机已运行十年，山于气缸及油门传动机构磨损,柴油机的状态改变，此时用新机的起动油量显然不行•根据机器状态适当修改是必要的.3.2主机起动后，不能加速，且自动停车故障:某轮气动遥控系统,起动后转速不能增加，运行十秒钟后自动停车. 检查及分析:首先检查安全系统及连锁装置，一切正常,机旁操纵正常，排除执行机构故障的可能•然后分析起动环节•此遥控系统有起动油量设置及保持环节如图：圈3起动油量设置庭保持环节在主机正常运转时,调速手柄来的调速信号,通过阀1直达调速器•起动时，起动信号送往主起动阀的同时，一个分支经单向可变节流阀3,作用在阀1的上方，并向气容4充气使阀1工作在上位川I调节阀2供给一个起动油量，此油量大于调速手柄在起动位置时所设定的油量，以保证起动•当起动信号消失后+气容4中的空气经节流孔3泄放澀放的时间相当于起动油量保持时间•当阀1上方的压力小于弹簧力时，阀的阀芯在弹簧的作用下上移，使之工作在下位而切断起动油量，进行正常调速.两种转速信号，使得起动后•脏堵3山于节流孔.不能及时转换，导致不能加速•乂因节流孔变小•两种状态的转换过程过长，使阀芯处于临界状态的时间过长，导致停车•经清洗及调节节流阀，故障排除.4结束语主机遥控系统的故障有时比较复杂，也有可能是多种故障连锁作用，分析起来比较困难•但如果能够熟悉系统的主要功能，安全保护及连镇装置的作用;理解设定参数意义;故障岀现时，能按照一定的思路，一定的程序查找分析;故障还是能够较快地查找出来并予排除. （航海技术）1998年第5期。