船舶柴油机监测安全装置测试系统研制.pdf

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1、第40卷第l期2011年02月船海丁程SHlP8．(X：EANEN(jINEERIN(jV01．40No．1Feb．2011船舶柴油机监测安全装置测试系统研制朱军“，汤旭晶8．u，贺玉海讪。杨建国““(武汉理工大学a．能源与动力工程学院；b．船舶动力工程技术交通行业重点实验室。武汉430063)摘要：为了对新开发的柴油机监测安全装置进行测试．设计基于虚拟仪器技术的测试系统。通过分析提取原型柴油机I监视系统的串【l数据．建讧柴油机负倚特性数据库．采J}j枚举法将每一工况数据导入主程序控制面板．按照所编译的程序原则实现测试信号在可蠹配置上二的输出；系统利用测试信号对监测安全装置进行测试，效

2、果理想。关键词：测试系统；监测安全装置；LabVIEW；FP(；A中图分类号：U664．12l；TK31文献标志码：A文章编号：167卜7953(2011)O卜0067一04嵌入式柴油机监测安全装置的可靠性直接关系到柴油机的稳定运行f1]，为缩短该装置的开发周期，便于产品化后的出厂检验，在开发过程中，考虑研制实用的安全装置测试系统。1船舶柴油机监测安全装置船舶中速柴油机监测安全装置南安全系统、基本模块和人机接口三部分组成，结构地图1。图l船舶中速柴油机监测安全装置结构其中人机接口又可分为操作单元、温度压力监测单元、排气温度监测单元、输f}{模块和报警指示单元等。基本模块与人机接口之间采

3、用R跚85通信．通过M()I)BUS总线向机舱监测系统提供数据。基本模块是监测安全装置的核心。考虑到数据采集和外部通讯的需求，以Infineon16位单片收稿日期：2009—12—24修回日期：2010—ol一12作者简介：朱军(1980一)．男．硕十生。研究方向：柴油机自动控制及现代船舶管理酚咖II．mrdavidzhull18@163．com机为主控制器。通过调理电路接口及8位总线扩展外部设备。基本模块采集柴油机的各参数，数字化后通过总线通信传送到其他设备，并响应系统内部和外部总线j二的命令。输_}l{相关信号到安全系统和报警显示板等；当安全系统不能正常停机时。紧急情况下可以执行冗

4、余停机，这一功能通过设定比安全系统更高或更低的参数限来实现。安全系统采用可编程控制器(PI．C)，独立于基本模块执行萤要功能。直接监视柴油机的转速、压力、水温等状态量。『一】时又接收从基本模块传输的传感器数据。对柴油机运行状态判断并进行控制。人机接口提供控制柴油机(主要是启、停控制)和读取柴油机内部状态数据的窗口，以Infineon8位单片机作为控制器。2测试系统硬件设计考虑到监测安全装置信号的多样性、动作瞬时性特点。测试系统应选J}j满足同步采集、实时响应与精确计算要求的硬件嵋]。测试系统南美困N1公司1．26GHzPenti哪IIIPXI8176系统控制器、带可系配置I／()FpG

5、A芯片的N1PXI7853R系列智能数据采集卡、C系列高速模拟／数字I／()模块和用于r)AQ(dataacquisition)设备『拜蔽式I／()盒组成。控制器与各I／()模块之问通过屏蔽电缆‘j扩展捅槽连接．以实现对柴油机实际运行中町能}}j现的各种状况以及安全监测装置功能的伞面测试。柴油机监测安伞装置测试系统原理见图2。I】)a8176嵌入式控制器集成了硬盛、USl{、以太网、(jI，IB及其他外没．安装Wndo郴操作系统和驱67第1期船海工程第40卷接线盒外部控制开关及其接柴油饥模型Nl∞^5NI犍甜Nl‘Ⅺ{)1^oAoA(JDl【]采集kI胪疑杉L箱}I外没模±藩嚣囊凄磊图

6、2船舶柴油机监测安全装置测试系统原理动程序，为模块仪器和数据采集应用提供轻巧高性能PC平台；PⅪR系列智能数据采集卡连接两个R系列扩展机箱和一个68针屏蔽式I／()盒，卡内嵌入砌0瞅认，具有40MHz输入输出以及用户自定义触发、定时、板载决策和高速DMA(di州傩唧access)数据读写能力；两个R系列扩展机箱配置C系列可热插拔高速模拟／数字I／()模块，分别为3个4通道100kS／s采样率0～20mAM9265A()模块、—个16通道25kS／s采样率±10VM9264AO模块和一个8通道5V／邗。高速双向数字I／()模块．模块内部部具有信号调理功能，能稳定直接地传输信号；孓：肛68

7、屏蔽式I／()盒用于数据采集与输出。具有板载冷端补偿传感器，能进行高精确度的热电偶测量；此外系统还配备有屏蔽电缆和连接器等。所选硬件满足安全监测装置快速计算、同步采集与实时响应的要求。3测试系统软件设计测试系统采用NII。abVIEW8．6为软件开发平台，在LabVIEW基本软件构成基础上外加FP(；A丁具包和REAI。TIME丁具包开发应用程序和板卡FPGA程序，再通过将FP(；A程序编译成比特流文件完成对应用程序I／()的硬件部署，最后在I