專利名稱：船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶機(jī)艙自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶柴油機(jī)安全保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
船用柴油機(jī)是船舶的動(dòng)力心臟，也是船舶機(jī)械系統(tǒng)中故障最多的設(shè)備，它是船舶 安全運(yùn)行的基本保障。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作條件惡劣、持續(xù)工作時(shí)間長，發(fā)生故障的可能 性極大，一旦發(fā)生故障，不僅影響整個(gè)船舶動(dòng)力裝置的正常工作，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至 危及人身安全，造成重大事故。過去由于監(jiān)測手段落后，主要靠人工憑經(jīng)驗(yàn)對船舶柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評判和 故障診斷。由于柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障種類繁多，很容易發(fā)生錯(cuò)判或漏判。這種傳統(tǒng)的故 障檢測方法不僅可靠性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且診斷周期長，從而增加了柴油機(jī)維護(hù)費(fèi)用，降 低了船舶系統(tǒng)安全性和可靠性。因此，開發(fā)具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、通用化的柴油機(jī)安全保護(hù) 裝置，及時(shí)掌握柴油機(jī)的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)和排除故障，對保障柴油機(jī)的安全運(yùn)行具有重要意 義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其可在船 舶柴油機(jī)運(yùn)行過程中對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，判別運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)采取處理措 施。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，包括開關(guān)量輸 入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路、脈沖信號輸入電路、繼電器輸出電路、 模擬量輸出電路、嵌入式微控制器模塊和電源電路；其中嵌入式微控制器模塊，用于接收 開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路和脈沖信號輸入電路輸出的 信號，并對所接收的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，以及通過現(xiàn)場總線與外部進(jìn)行雙向通信；該嵌入式 微控制器模塊根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果或從現(xiàn)場總線接收的外部控制指令，通過繼電器輸出電路 和模擬量輸出電路向船舶柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全控制信號；電源電路，用于向開關(guān)量 輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路、脈沖信號輸入電路、繼電器輸出電 路、模擬量輸出電路和嵌入式微控制器模塊供電。本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)監(jiān)控船舶柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，判別緊急停車條件、安全保護(hù)停 車條件和降速條件各種故障的條件，一旦發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)通過輸出電路采取處理措施。本實(shí) 用新型還可靈活適應(yīng)不同柴油機(jī)的參數(shù)指標(biāo)。

圖1是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的嵌入式微控制器模塊的原理框圖。圖3是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的電源模塊的電路原理圖。[0010]圖4是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的開關(guān)量輸入電路的電路原理路。圖5和圖6分別是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的模擬量輸入電路的原理 框圖和電路原理圖。圖7是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的熱電偶測量信號輸入電路的電路 原理圖。圖8是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的脈沖信號輸入電路的電路原理圖。圖9是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的繼電器輸出電路的電路原理圖。圖10和圖11分別是本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊的模擬量輸出電路的原 理框圖和電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做出進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，包括嵌入式微控制器模塊1、 電源電路2、開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測量信號輸入電路5、脈沖信號 輸入電路6、繼電器輸出電路7和模擬量輸出電路8。對船舶柴油機(jī)進(jìn)行熱力參數(shù)監(jiān)測所獲得監(jiān)測參數(shù)信號被分別輸入到開關(guān)量輸入 電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測量信號輸入電路5和脈沖信號輸入電路6中進(jìn)行調(diào)理 和變換。上述的熱力參數(shù)包括排氣溫度、轉(zhuǎn)速、滑油溫度、冷卻水進(jìn)出口溫度、滑油壓力、滑 油壓差等。開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測量信號輸入電路5和脈沖信號 輸入電路6的輸出端與嵌入式微控制器模塊1的輸入端電連接，繼電器輸出電路7和模擬 量輸出電路8的輸入端與嵌入式微控制器模塊1的輸出端電連接。嵌入式微控制器模塊1用于接收開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測 量信號輸入電路5和脈沖信號輸入電路6輸出的信號，并對所接收的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，以 及通過現(xiàn)場總線與外部進(jìn)行雙向通信。該嵌入式微控制器模塊1根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果或從現(xiàn) 場總線接收的外部控制指令，通過繼電器輸出電路7和模擬量輸出電路8向船舶柴油機(jī)的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全控制信號。在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，嵌入式微控制器模塊1采用了 32位通用 嵌入式ARM處理器LPC2129。如圖1所示，開關(guān)量輸入電路3的輸出信號輸出到ARM處理器 LPC2129的GPIO接口 101，模擬量輸入電路4和熱電偶測量信號輸入電路5的輸出信號輸 出到ARM處理器LPC2U9的ADC接口 102，脈沖信號輸入電路6輸出的信號輸出到ARM處理 器LPC2129的計(jì)數(shù)器103。ARM處理器LPC2U9通過GPIO接口 104輸出信號給繼電器輸出 電路7，通過SPI串行105接口輸出信號給模擬量輸出電路8。如圖2所示，嵌入式微控制器模塊1包括安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11、可越控安 全保護(hù)停車單元12、安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13、可越控安全保護(hù)降速單元14、緊急停車 控制單元15和冗余CAN總線通信單元16。冗余CAN總線通信單元16用于通過CAN總線實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11、可 越控安全保護(hù)停車單元12、安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13、可越控安全保護(hù)降速單元14和緊 急停車控制單元15與外部的雙向通信。安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11用于對從開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測量信號輸入電路5和脈沖信號輸入電路6接收到的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)分析運(yùn)算 結(jié)果判斷是否需要安全保護(hù)停車，如需要安全保護(hù)停車，則通過繼電器輸出電路7向船舶 柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全保護(hù)停車控制信號；在輸出安全保護(hù)停車控制信號后，經(jīng)維修 檢查不再需要進(jìn)行安全保護(hù)停車，則外部人員可向該安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11輸入一 復(fù)位請求信號，安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11在接收到由外部輸入的復(fù)位請求信號時(shí)，復(fù)位 安全保護(hù)停車控制信號。在發(fā)生超速、滑油壓力低、淡水溫度高等安全保護(hù)停車故障時(shí)，安 全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11能夠自動(dòng)執(zhí)行安全保護(hù)停車功能，通過繼電器輸出電路7觸發(fā)停 車電磁閥動(dòng)作，以保證柴油機(jī)的安全。并且還可以通過CAN網(wǎng)絡(luò)和I/O線向其他系統(tǒng)發(fā)送 柴油機(jī)停車故障信號。停車檢查無誤后，需對船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊進(jìn)行停車復(fù)位，主機(jī)才 可重起動(dòng)。判斷是否需要進(jìn)行安全保護(hù)停車共設(shè)置了 15個(gè)參數(shù)，它們不僅可以是通過各輸 入電路輸入的信號，還可以是通過CAN總線接收的數(shù)據(jù)。可越控安全保護(hù)停車單元12用于在接收到一可越控安全保護(hù)停車請求信號時(shí)， 控制安全保護(hù)停車控制信號延時(shí)輸出。可越控安全保護(hù)停車是在特定的情況下，為保護(hù)船 舶的安全時(shí)，禁止柴油機(jī)安全保護(hù)停車的一種極端措施，一般不建議使用。當(dāng)可越控安全保 護(hù)停車單元12接收到可越控安全保護(hù)停車請求信號時(shí)，在一定的延時(shí)期間內(nèi)，可以取消安 全保護(hù)停車操作。對每個(gè)安全保護(hù)停車控制信號可分別調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13用于對從開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電 偶測量信號輸入電路5和脈沖信號輸入電路6接收到的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)分析運(yùn)算 結(jié)果判斷是否需要安全保護(hù)降速，如需要安全保護(hù)降速，則通過繼電器輸出電路7向船舶 柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全保護(hù)降速控制信號；在輸出安全保護(hù)降速控制信號后，經(jīng)維修 檢查不再需要進(jìn)行安全保護(hù)降速，則外部人員可向該安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13輸入一 停止降速請求信號，安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13在接收到由外部輸入的停止降速請求信 號時(shí)，復(fù)位安全保護(hù)降速控制信號。如根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果判斷不需要安全保護(hù)降速，則對該 安全保護(hù)降速控制信號進(jìn)行取消復(fù)位。如果發(fā)生滑油壓力低、淡水溫度高等降速故障時(shí)，安 全保護(hù)降速及恢復(fù)單元13可自動(dòng)執(zhí)行柴油機(jī)降速功能，輸出安全保護(hù)降速控制信號，同時(shí) 還可將安全保護(hù)降速控制信號通過CAN網(wǎng)絡(luò)和I/O線送至其他系統(tǒng)。當(dāng)降速故障消除后，需 對船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊進(jìn)行降速復(fù)位，才能取消降速輸出。判斷是否需要進(jìn)行安全保護(hù) 降速共設(shè)置了 15個(gè)參數(shù)，它們不僅可以是通過各輸入電路輸入的信號，還可以是通過CAN 總線接收的數(shù)據(jù)?？稍娇匕踩Ｗo(hù)降速單元13用于在接收到一可越控安全保護(hù)降速請求信號時(shí)， 控制安全保護(hù)降速控制信號延時(shí)輸出?？稍娇亟邓偈窃谔囟ǖ那闆r下，為保護(hù)船舶的安全 時(shí)，禁止柴油機(jī)安全保護(hù)降速的一種極端措施，一般不建議使用。當(dāng)可越控安全保護(hù)降速單 元13接收到可越控降速請求信號時(shí)，在一定的延時(shí)期間內(nèi)，可以取消安全保護(hù)降速操作。 對每個(gè)安全保護(hù)降速控制信號可分別調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。緊急停車控制單元15用于在接收到緊急停車請求信號時(shí)，通過繼電器輸出電路7 向船舶柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出一緊急停車控制信號。緊急停車是在系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時(shí)， 由操作人員按下緊急停車按鈕，使緊急停車電磁閥直接動(dòng)作，確保系統(tǒng)安全的緊急措施。當(dāng) 收到緊急停車控制單元15緊急停車請求信號時(shí)，可自動(dòng)執(zhí)行緊急停車功能，觸發(fā)停車電磁 閥動(dòng)作，同時(shí)向其他系統(tǒng)發(fā)送緊急停車控制信號。緊急停車請求信號可以是通過開關(guān)量輸
6入電路輸入的信號，也可以是通過CAN總線接收的數(shù)據(jù)。安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元11、可越控安全保護(hù)停車單元12、安全保護(hù)降速及恢復(fù) 單元13、可越控安全保護(hù)降速單元14和緊急停車控制單元15可通過軟件實(shí)現(xiàn)。電源電路 2用于向開關(guān)量輸入電路3、模擬量輸入電路4、熱電偶測量信號輸入電路5、脈沖信號輸入 電路6、繼電器輸出電路7、模擬量輸出電路8和嵌入式微控制器模塊1供電。圖3示出了電 源電路2的原理示意圖。電源電路2使用DC-DC模塊H(C12 (圖2中的Ul)可以提供+15V 和-15V兩路DC電源。+15V電源通過三端穩(wěn)壓器7809、7805產(chǎn)生+5V電源，-15V電源通過 三端穩(wěn)壓器7909、7905產(chǎn)生-5V電源。為了使模擬和數(shù)字電源互不干擾又沒有壓降，電路 中使用了電感隔離。M5V是由可調(diào)參考基準(zhǔn)電壓芯片TL431產(chǎn)生，單獨(dú)給熱電阻橋路供電。 這是因?yàn)闊犭娮枋悄M小信號，為避免雜波干擾所以單獨(dú)供電。開關(guān)量輸入電路3的電路如圖4所示。開關(guān)量輸入電路3的輸入信號是MVDC電 壓信號，嵌入式微控制器模塊的通用I/O 口可承受5V電壓，因此開關(guān)量輸入電路3采用了 型號為PS^01-4的光電耦合器對輸入信號隔離降壓。PNP管BC847的Vbe可以承受50V電 壓，輸入信號的大部分電壓降在PNP管BC847的集電極和基極之間。穩(wěn)壓二級管MMBD7000 將電壓穩(wěn)定在1. 2V左右，這樣流入光電耦合器PS^01-4中二級管的電流在5mA左右，符 合元件特性。當(dāng)二級管導(dǎo)通時(shí)，光電耦合器PS^01-4輸出5V高電平，當(dāng)二級管不導(dǎo)通時(shí)， 光電耦合器PS^01-4輸出OV低電平。輸出接入嵌入式微控制器模塊的通用I/O 口。結(jié)合圖5和圖6所示，模擬量輸入電路4包括電流信號采樣電路41、電流至電壓 信號變換電路42、一對多路模擬開關(guān)單元43、電壓差分放大單元44和分壓電路45。電流信號采樣電路41采樣4_20mA電流信號，其主要采用了一個(gè)500 Ω取樣電阻對4-20mA電流信號進(jìn)行采樣。電流至電壓信號變換電路42的輸入端與電流信 號采樣電路41的輸出端電連接，用于將4-20mA電路信號轉(zhuǎn)換為2-10V電壓信號后輸出給 一對多路模擬開關(guān)單元43。該一對多路模擬開關(guān)單元43采用了型號為ADG508的芯片，對 從電流至電壓信號變換電路42輸入的2-10V電壓信號進(jìn)行選通。電壓差分放大單元44的 輸入端與一對多路模擬開關(guān)單元43的輸出端電連接，用于對一對多路模擬開關(guān)單元43輸 出的電壓信號進(jìn)行差分放大。該電壓差分放大單元主要采用的是差分運(yùn)放INA117。分壓電 路45的輸入端與電壓差分放大單元44的輸出端電連接，用于將電壓差分放大單元44輸出 的2-10V電壓信號轉(zhuǎn)換成0. 5-2. 5V電壓信號后輸出給嵌入式微控制器模塊的ADC輸入引 腳，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該分壓電路45主要是利用電阻實(shí)現(xiàn)分壓。如圖7所示，熱電偶測量信號輸入電路5主要由熱電偶放大器芯片組成，用于將熱 電偶傳感器兩個(gè)信號端輸出的信號進(jìn)行放大，將放大后的電壓信號被輸入到嵌入式微控制 器模塊的ADC引腳。本實(shí)用新型優(yōu)選采用的熱電偶放大器芯片AD595是AD公司生產(chǎn)的一 款熱電偶放大器，它將儀表器放大器和熱電偶冷端補(bǔ)償器全部集成在一塊單片芯片上，產(chǎn) 生一個(gè)10 mV/°C的輸出。如圖8所示，脈沖信號輸入電路6包括光耦隔離電路和整形電路。光耦隔離電路采 用了高速光電耦合隔離模塊TLP113，用于將接收的脈沖信號進(jìn)行光耦隔離后輸出。TLP113 的5腳和6腳間接上拉電阻，當(dāng)NPN管導(dǎo)通時(shí)5腳為OV ；當(dāng)NPN管斷開時(shí)5腳被上拉到5V。 TLP113的兩個(gè)電容是起到濾去雜波作用的。整形電路的輸入端與光耦隔離電路的輸出端電 連接，用于對光耦隔離電路的輸出信號進(jìn)行整形后輸出給嵌入式微控制器模塊。該整形電路可采用型號為74HC14的史密特觸發(fā)器，為了除去雜波，使信號沿陡直，把光耦隔離后的 信號進(jìn)行史密特整形。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，脈沖量采集采用了雙CPU技術(shù)。即嵌入式 微控制器模塊1包括主CPU (型號為LPC2129)和從CPU (型號為LPC2102)，經(jīng)過整形后的 脈沖量信號首先輸入給從CPU，然后由該從CPU通過SPI串口 105傳輸給主CPU。繼電器輸出電路7的原理如圖9所示。當(dāng)嵌入式微控制器模塊1的通用I/O 口輸 出5V高電平，PNP管BC847導(dǎo)通，繼電器線包帶電，Gl和DOl連接；當(dāng)嵌入式微控制器模塊 1的通用I/O 口輸出OV低電平，PNP管BC847不導(dǎo)通，繼電器線包失電，Gl和DOl斷開。如圖10和圖11所示，模擬量輸出電路8包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路81、電壓變換電路82 和電壓至電流信號變換電路83。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路81用于將從嵌入式微控制器模塊1接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0-5V電 壓信號。該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路81主要采用了型號為AD5320的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。嵌入式微控制器 模塊1通過SPI串口向AD5320傳輸兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，其中包含12個(gè)二進(jìn)制位的電壓輸出碼 值。AD5320可以根據(jù)算式按照輸入寄存器中的數(shù)字碼輸出相應(yīng)的電壓信號，電壓信號范圍 是0-5V。電壓變換電路82的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接，用于將從數(shù)模轉(zhuǎn)換電 路81接收的0-5V電壓信號變換為0-10V電壓信號后輸出。該電壓變換電路82主要采用 了運(yùn)放。電壓至電流信號變換電路83輸入端與電壓變換電路82的輸出端電連接，將從電 壓變換電路82接收的0-10V電壓信號轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號后輸出。在圖11所示的實(shí) 施方式中，采用了型號為AD694的電壓電流變換芯片。上述實(shí)施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本實(shí)用新型的，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可在不脫離本實(shí)用新型的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變 化，因而本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限制，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到 的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求1.一種船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，包括開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電 路、熱電偶測量信號輸入電路、脈沖信號輸入電路、繼電器輸出電路、模擬量輸出電路、嵌入 式微控制器模塊和電源電路；其中嵌入式微控制器模塊，用于接收所述開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信 號輸入電路和脈沖信號輸入電路輸出的信號，并對所接收的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，以及通過 現(xiàn)場總線與外部進(jìn)行雙向通信；該嵌入式微控制器模塊根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果或從現(xiàn)場總線接 收的外部控制指令，通過所述繼電器輸出電路和模擬量輸出電路向船舶柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 輸出安全控制信號；電源電路，用于向所述開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路、 脈沖信號輸入電路、繼電器輸出電路、模擬量輸出電路和嵌入式微控制器模塊供電。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述嵌入式微控制器模 塊包括安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元，用于對從所述開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測 量信號輸入電路和脈沖信號輸入電路接收到的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果判斷 是否需要安全保護(hù)停車，如需要安全保護(hù)停車，則通過所述繼電器輸出電路向船舶柴油機(jī) 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全保護(hù)停車控制信號；在輸出安全保護(hù)停車控制信號后，該安全保護(hù)停 車及恢復(fù)單元在接收到由外部輸入的復(fù)位請求信號時(shí)，復(fù)位所述安全保護(hù)停車控制信號；可越控安全保護(hù)停車單元，用于在接收到一可越控安全保護(hù)停車請求信號時(shí)，控制所 述安全保護(hù)停車控制信號延時(shí)輸出；安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元，用于對從所述開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測 量信號輸入電路和脈沖信號輸入電路接收到的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果判斷 是否需要安全保護(hù)降速，如需要安全保護(hù)降速，則通過所述繼電器輸出電路向船舶柴油機(jī) 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全保護(hù)降速控制信號；在輸出安全保護(hù)降速控制信號后，該安全保護(hù)降 速及恢復(fù)單元在接收到由外部輸入的停止降速請求信號時(shí)，復(fù)位所述安全保護(hù)降速控制信 號；可越控安全保護(hù)降速單元，用于在接收到一可越控安全保護(hù)降速請求信號時(shí)，控制所 述安全保護(hù)降速控制信號延時(shí)輸出；緊急停車控制單元，用于在接收到緊急停車請求信號時(shí)，通過所述繼電器輸出電路向 船舶柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出一緊急停車控制信號；冗余CAN總線通信單元，用于通過CAN總線實(shí)現(xiàn)所述安全保護(hù)停車及恢復(fù)單元、可越 控安全保護(hù)停車單元、安全保護(hù)降速及恢復(fù)單元、可越控安全保護(hù)降速單元和緊急停車控 制單元與外部的雙向通信。
3.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述模擬量輸入電路包括電流信號采樣電路，采樣4-20mA電流信號；電流至電壓信號變換電路，輸入端與所述電流信號采樣電路的輸出端電連接，用于將 4-20mA電路信號轉(zhuǎn)換為2-10V電壓信號后輸出；一對多路模擬開關(guān)單元，該一對多路模擬開關(guān)單元的輸入端與所述電流至電壓信號變 換電路的輸出端電連接，用于對從電流至電壓信號變換電路輸入的2-10V電壓信號進(jìn)行選通；電壓差分放大單元，輸入端與所述一對多路模擬開關(guān)單元的輸出端電連接，用于對一 對多路模擬開關(guān)單元輸出的電壓信號進(jìn)行差分放大；分壓電路，輸入端與電壓差分放大單元的輸出端電連接，用于將電壓差分放大單元輸 出的2-10V電壓信號轉(zhuǎn)換成0. 5-2. 5V電壓信號后輸出給所述嵌入式微控制器模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述熱電偶測量信號輸 入電路包括一熱電偶放大器芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述脈沖信號輸入電路 包括光耦隔離電路，用于將接收的脈沖信號進(jìn)行光耦隔離后輸出； 整形電路，輸入端與所述光耦隔離電路的輸出端電連接，用于對所述光耦隔離電路的 輸出信號進(jìn)行整形后輸出給所述嵌入式微控制器模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述整形電路由史密特 觸發(fā)器組成。
7.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述模擬量輸出電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，用于將從所述嵌入式微控制器模塊接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0-5V電壓信號；電壓變換電路，輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接，用于將從所述數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路接收的0-5V電壓信號變換為0-10V電壓信號后輸出；電壓至電流信號變換電路，輸入端與所述電壓變換電路的輸出端電連接，用于將從所 述電壓變換電路接收的0-10V電壓信號轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號后輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，其特征在于，所述嵌入式微控制器模 塊包括主CPU和從CPU，所述主CPU和所述從CPU通過SPI串口通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種船舶機(jī)艙安全保護(hù)模塊，包括開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路、脈沖信號輸入電路、繼電器輸出電路、模擬量輸出電路、嵌入式微控制器模塊和用于供電的電源電路。其中，嵌入式微控制器模塊用于接收開關(guān)量輸入電路、模擬量輸入電路、熱電偶測量信號輸入電路和脈沖信號輸入電路輸出的信號，并對所接收的信號進(jìn)行分析運(yùn)算，以及通過現(xiàn)場總線與外部進(jìn)行雙向通信；該嵌入式微控制器模塊根據(jù)分析運(yùn)算結(jié)果或從現(xiàn)場總線接收的外部控制指令，通過繼電器輸出電路和模擬量輸出電路向船舶柴油機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出安全控制信號。本實(shí)用新型可對船舶柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)采取處理措施。
文檔編號F02B77/08GK201865770SQ201020635880
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者蘭峰, 吳帆, 張平, 徐百靈, 朱龍彪, 李弘 , 李晶, 臧軍, 陳嘉雄 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所