船用柴油機主軸承溫度監控裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及溫度監控裝置，具體為船用柴油機主軸承溫度監控裝置。解決現有的船用柴油機主軸承溫度監控裝置不能遠程監控和只“監”不“控”的問題。該監控裝置包括溫度巡檢儀，溫度巡檢儀的信號輸入端連接主軸承測溫傳感器；還包括DP-MODBUS協議轉換總線橋模塊，DP-MODBUS協議轉換總線橋模塊的MODBUSRS485接口與溫度巡檢儀的MODBUSRS485接口相連，DP-MODBUS協議轉換總線橋模塊的DP接口用DP總線依次與機艙本地顯示屏、機艙本地PLC控制單元、集控室PLC控制單元、集控室顯示屏相連，集控室顯示屏的DP接口還作為對外網絡接口。本發明所述的監控裝置總線型網絡結構簡單，可擴充性好，使用的設備相對簡單，可靠性高。適用于各種船用柴油機主軸承溫度的自動監控。
【專利說明】船用柴油機主軸承溫度監控裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及溫度監控裝置，具體為船用柴油機主軸承溫度監控裝置。
【背景技術】
[0002]柴油機軸承中載荷最大的是主軸承和連桿軸承。柴油機主軸承的作用就是支承曲軸，保證曲軸正常運轉和動力輸出，是柴油機的重要部件。隨著柴油機平均有效壓力和最高燃燒壓力的提高，以及對可靠性要求的提高、使用壽命的延長、備件更換的方便等，因而對主軸承都有更高的要求。柴油機工作時，主軸承溫度在正常的范圍內是柴油機運行的一個重要指標，同時也是保證其壽命的要求。
[0003]傳統的船用柴油機主軸承溫度監控一般有兩種方式:1、通過主軸承測溫傳感器，此傳感器有溫度儀表指針，指針在表盤的位置指示當前軸承的溫度值。2、通過主軸承測溫傳感器，連接到溫度巡檢儀，溫度巡檢儀將溫度傳感器的阻值轉換為實際溫度值顯示在其面板上。
[0004]一般船用柴油機安裝在船艙或機艙內。對于5000m3/h非自航絞吸式挖泥船的大功率柴油機及其船上設備運行時，機艙的工作環境溫度高，噪音大。對于主軸承測溫儀表指針顯示方法中，需要現場工作人員隨時觀察指針溫度，惡劣現場環境對工作人員的身體體能要求極高，同時人工費用也隨之產生。對于溫度巡檢儀顯示軸承溫度的方法只是簡單的將溫度通過面板的數碼管指示。仍然需要工作人員在現場觀察溫度的變化。另外，現有的船用柴油機主軸承溫度監控裝置實際上只有“監”的功能沒有“控”的功能。
【發明內容】
[0005]本發明解決現有的船用柴油機主軸承溫度監控裝置不能遠程監控和只“監”不“控”的問題，提供一種船用柴油機主軸承溫度監控裝置，該裝置將安裝在機艙內的柴油機主軸承溫度傳感器信號連接至船用網絡，網絡將溫度信息傳輸到控制單元內，實現主軸承的自動監視與控制任務，減少人工的介入。
[0006]本發明是采用如下技術方案實現的:船用柴油機主軸承溫度監控裝置，包括使用MODBUS協議且帶有MODBUS RS485接口的溫度巡檢儀，溫度巡檢儀的信號輸入端連接主軸承測溫傳感器；還包括位于機艙內的DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的MODBUS RS485接口與溫度巡檢儀的MODBUS RS485接口相連，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的DP (DP是PR0FIBUS-DP的簡稱)接口與機艙本地顯示屏的DP接口相連，機艙本地顯示屏的DP接口與機艙本地PLC控制單元的DP接口相連(DP接口具有一進一出)，機艙本地PLC控制單元的DP接口與集控室PLC控制單元的DP接口相連，集控室PLC控制單元的DP接口與集控室顯示屏的DP接口相連，集控室顯示屏的DP接口還作為對外網絡接口。
[0007]本發明所述的監控裝置分為機艙本地部分和集控室部分。機艙本地部分將安裝在機艙內的柴油機主軸承溫度信號采集進入機艙本地網絡，經網絡傳輸至集控室部分，集控室網絡提供對外的整船網絡接口，為具有權限的高層網絡提供信息。機艙本地部分和集控室部分網絡及整船網絡采用PROFIBUS-DP協議。但許多工業設備、智能儀表等都在使用MODBUS協議作為通訊標準，它是目前工業領域全球最流行的網絡協議之一。船用柴油機主軸承溫度傳感器連接到溫度巡檢儀，此溫度巡檢儀就使用MODBUS協議，采用RS485接口。因此需要協議轉換的網關設備支持溫度巡檢儀MODBUS協議轉換成船用網絡PR0FIBUS-DP協議，最終將船用柴油機主軸承溫度信號傳輸到網絡系統，從而實現網絡監控的目的。機艙本地PLC控制單元與機艙本地顯示屏實現主軸承溫度機艙本地監控；集控室PLC控制單元與集控室顯示屏實現遠程監控。主軸承溫度傳感器連接到機艙本地溫度巡檢儀，溫度巡檢儀將采集的溫度信號轉化為數字溫度，并在其面板上通過數碼管顯示。溫度巡檢儀的網絡MODBUS RS485接口連接到DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的MODBUS RS485接口，將MODBUS協議轉換成船用PR0FIBUS-DP協議，通過PR0FIBUS-DP接口(簡稱DP接口 )連接到機艙本地顯示屏、機艙本地PLC控制單元、集控室PLC控制單元、集控室顯示屏，從而實現實時監控柴油機主軸承溫度。
[0008]機艙本地PLC控制單元接收到主軸承溫度信號后，經算法流程完成相應邏輯保護與控制，算法流程圖如圖3所示。同時機艙本地PLC控制單元將溫度數據顯示在機艙本地顯示屏上，并傳輸到集控室PLC控制單元。根據現場要求設定柴油主軸承溫度報警設定值為90攝氏度(根據需要也可設定為其它值)，溫度故障設定值為95攝氏度(根據需要也可設定為其它值)。圖3中機艙本地PLC控制單元的保護與控制算法具體過程為:1、主軸承溫度報警計數器、故障計數器清零；2、柴油機主軸承溫度信息數據檢測；3、對每一路主軸承溫度信息數據進行比較，當某一路主軸承溫度信息數據在90 - 95攝氏度之間時報警計數器加1，否則不加I ;然后再比較，當某一路主軸承溫度信息數據大于95攝氏度時故障計數器加1，否則不加I ;5、執行報警及柴油機保護與控制，當報警計數器不為O時(報警計數器與故障計數器為0-9之間的數，代表主軸承測溫傳感器報警和故障的個數)，機艙本地顯示屏及集控室顯示屏上柴油機報警指示燈閃爍(即機艙本地PLC控制單元的程序運行結果可傳輸給集控室PLC控制單元)，提示工作人員至少有一路主軸承溫度報警。當故障計數器不為O時，機艙本地顯示屏及集控室顯示屏上柴油機報警指示燈常亮，同時機艙本地PLC控制單元輸出相應的控制信號停止柴油機及其輔機，以免柴油機損壞。當然，在相應軟件支持下也可通過機艙本地(觸摸)顯示屏、集控室(觸摸)顯示屏、更上層網絡發出柴油機的停機信號。當柴油機停機時，如果柴油機的主軸承溫度故障技術器數值不為0，不允許啟動柴油機。集控室PLC控制單元的算法具體過程為:1、顯示屏數據顯示與接收刷新；2、與機艙本地PLC控制單元數據交換；3、實現對外網絡的數據交換工作；具體算法流程圖如圖4所示。從上述的算法具體過程及圖3、圖4可以看出，本監控裝置涉及的程序軟件是本領域技術人員容易實現的或者常規程序的選擇，本監控裝置不涉及其程序軟件的改進(即只涉及硬件結構的改進)。
[0009]本發明所述的監控裝置總線型網絡結構簡單，可擴充性好。當需要增加節點時，只需要在總線上增加一個分支接口便可與分支節點相連，使用的電纜少，且安裝容易，使用的設備相對簡單，可靠性高。
[0010]該船用柴油機主軸承溫度監控裝置試應用于泰州市華夏機械制造有限公司生產的“華夏重工一號” 5000m3/h非自航絞吸式挖泥船。本船主機采用兩臺原裝德國道依茨可燃重油柴油機。“華夏重工I號”是目前國內最大的絞吸式挖泥船，是第一艘擁有全部自主知識產權的海洋疏浚工程船舶。該裝置實現柴油機主軸承溫度的自動監控，保證柴油機安全可靠運行，滿足用戶的實際需求，獲得了用戶的肯定。取得了良好的經濟和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明的具體接線圖；
圖3為機艙本地PLC控制單元程序流程圖；
圖4為集控室PLC控制單元程序流程圖。
【具體實施方式】
[0012]船用柴油機主軸承溫度監控裝置，包括使用MODBUS協議且帶有MODBUS RS485接口的溫度巡檢儀，溫度巡檢儀的信號輸入端連接主軸承測溫傳感器；還包括位于機艙內的DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的MODBUS RS485接口與溫度巡檢儀的MODBUS RS485接口相連，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的DP (DP是PR0FIBUS-DP的簡稱)接口與機艙本地顯示屏的DP接口相連，機艙本地顯示屏的DP接口與機艙本地PLC控制單元的DP接口相連(DP接口具有一進一出)，機艙本地PLC控制單元的DP接口與集控室PLC控制單元的DP接口相連，集控室PLC控制單元的DP接口與集控室顯示屏的DP接口相連，集控室顯示屏的DP接口還作為對外網絡接口。
[0013]具體實施時，集控室PLC控制單元選用西門子S7-300PLC的電源模塊與CPU模塊，完成數據對內對外交換工作。集控室是現場工作人員工作間，集控室顯示屏選用西門子15寸觸摸屏MP377，顯示主軸承溫度信息。
[0014]機艙本地PLC控制單元選用西門子S7-300PLC的電源模塊與CPU模塊，完成數據監控與傳輸工作。機艙工作環境惡劣，現場工作人員只有例行檢查時會進入，所以考慮成本，機艙本地顯示屏選用西門子5.7寸觸摸屏TP177B，顯示主軸承溫度信息。
[0015]DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊選用北京鼎實創新科技有限公司的PB-B-MM產品。實現PR0FIBUS-DP與MODBUS協議轉換。其接線端子I號2號短接作為RS485的TX端口，接線端子3號與4號短接作為RS485的RX端口。工作電源接線端子24V接24V電源正端，接線端子G端接24V電源的OV。
[0016]溫度巡檢儀選用廈門安東電子有限公司的LU-905F16D巡檢儀。此巡檢儀具有16路的萬能輸入，如:熱電偶，熱電阻，標準的電流或電壓信號及其他信號。船用柴油機主軸承共有9檔。每檔的溫度大小由溫度傳感器熱電阻測量，熱電阻傳感器有AB兩端。根據巡檢儀熱電阻接法，每個通道的接線端子I號與2號短接后與熱電阻傳感器一端連接。接線端子3號與熱電阻傳感器另一端連接。如圖2所示:第一檔主軸承溫度傳感器A端接入巡檢儀通道I (CHOl)的2號端子，B端接入CHOl的3號端子。第2檔主軸承溫度傳感器A端接入巡檢儀通道2 (CH02)的2號端子，B端接入CH02的3號端子，依次類推。巡檢儀將熱電阻阻值轉換成溫度信號后經RS485端口傳輸進網絡。
【權利要求】
1.一種船用柴油機主軸承溫度監控裝置，包括使用MODBUS協議且帶有MODBUS RS485接口的溫度巡檢儀，溫度巡檢儀的信號輸入端連接主軸承測溫傳感器；其特征在于:還包括位于機艙內的DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的MODBUS RS485接口與溫度巡檢儀的MODBUS RS485接口相連，DP-M0DBUS協議轉換總線橋模塊的DP接口與機艙本地顯示屏的DP接口相連，機艙本地顯示屏的DP接口與機艙本地PLC控制單元的DP接口相連，機艙本地PLC控制單元的DP接口與集控室PLC控制單元的DP接口相連，集控室PLC控制單元的DP接口與集控室顯示屏的DP接口相連，集控室顯示屏的DP接口還作為對外網絡接口。
2.根據權利要求1所述的船用柴油機主軸承溫度監控裝置，其特征在于:機艙本地PLC控制單元選用西門子S7-300PLC的電源模塊與CPU模塊，機艙本地顯示屏選用西門子5.7寸觸摸屏TP177B。
3.根據權利要求1或2所述的船用柴油機主軸承溫度監控裝置，其特征在于:集控室PLC控制單元選用西門子S7-300PLC的電源模塊與CPU模塊，集控室顯示屏選用西門子15寸觸摸屏MP377。
4.根據權利要求3所述的船用柴油機主軸承溫度監控裝置，其特征在于:溫度巡檢儀選用廈門安東電子有限公司的LU-905F16D巡檢儀。
【文檔編號】H04L29/06GK104181855SQ201410425160
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】趙豆, 李國鋒, 陳建峰 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司