轮机系统微机状态监测技术.doc

第十讲 轮机系统微机状态监测技术 第五节 微型计算机控制的巡回监视系统 微机控制的巡回监视系统是 70 年代末发展起来的，目前已广泛应用于船舶。它与常规 的监视系统不同，微机控制的系统不是靠硬件电路而是靠软件来实现各种功能的。系统工作 时先通过输入接口把被监测的参数采集到微机内部，然后根据程序对被测参数进行比较和处 理，再通过输出接口控制外部设备实现声光报警、打印记录和 CRT 显示等。 微机控制的巡回监视系统的形式很多，有采用单微机或多微机的集中控制式监视系统， 也有采用多微机的分布式监视系统（集散型监控系统）。各种系统所采用的微处理器芯片和 接口电路都不尽相同，但它们的报警原理是基本相同的。现以德国 SIEMENS 公司的 SIMOS －31S 型集中控制式监视系统为例来说明其工作原理。 一、系统的组成与功能 SIMOS—31S 系统的组成框图如图 5－5－1 所示，它由三大部分组成：（1）分布在机舱 各监视点的传感器；（2）安装在集中控制室内的控制柜和监视屏等；（3）分布于驾驶室、轮 机长及轮机员住室和公共场所的延伸报警箱（报警指示板）。 控制柜是整个系统的核心部分，柜内装有两套 210D 微型计算机系统——主计算机系统 （也称上位机）和子计算机系统（也称下位机）。子计算机系统一方面通过输入接口电路接 收各种传感器送来的现场信号，获取各监视点的参数及状态，另一方面通过串行通讯接口把 现场数据传送给主计算机系统。主计算机系统则通过多个串行接口分别与子计算机系统、键 盘、打印机和 CRT 显示屏相连，其功能是读取和处理子计算机系统送来的数据，并对设备 的运行参数和状态进行显示、报警和打印。同时，用户还可通过键盘与主计算机进行人机交 互。 在系统投入工作后，首先由子计算机系统通过模拟量和开关量输入接口板将机舱内各监 视点的参数及状态逐一采集到计算机内，并经预处理后通过串行通讯接口传送到主计算机系 统。主计算机系统对子系统送来的数据进行进一步处理，如对模拟量参数进行量刚转换，通 过 CRT 显示屏按用户指定的形式对设备参数和状态进行分组显示，将当前参数与对应监视 点的报警值进行比较，在参数越限或状态异常的情况下发出报警等等。报警时，主计算机通 过开关量输出接口使报警监视板上相应的报警指示灯闪亮，并使警报器发出声光报警；通过 报警记录打印机对报警发生的时间、报警点序号、名称、参数值和上、下限值等内容进行打 印记录；同时还使显示屏上对应的报警条目进行闪烁提示。在机舱无人值班的情况下，能将 报警信号分组后传送到各延伸报警箱，实现分组延伸报警。 该系统由于采用计算机控制，因此与常规电路组成的监视系统相比，除了完成基本的监 视和报警功能之外，还具有许多附加功能。主要体现在用户界面上：（1）借助 CRT 显示器， 各监视点（或称采样点）的参数和状态得以通过文本的形式按页显示，便于管理人员进行监 视和查阅；（2）通过键盘上的功能健和数字键，可以方便地对各个监视点的名称和报警设定 值进行编辑或修改（轮机长可通过钥匙开关禁止此功能）；（3）管理人员还可通过键盘操作 定时或不定时地对数据进行制表打印；（4）显示模式灵活多样，例如，可按参数的性质对温 度、压力、液位、电气和转速等进行分类显示；也可按设备的性质对主机、辅机和其它设备 进行分类显示；还可以值班轮机员的需要，对当前最关心的监视点进行集中显示，等等。 二、开关量输入接口电路 开关量输入接口电路在子计算机系统中用于输入被监视点的开关量状态信号，它一方 面与现场的开关量传感器相连，另一方面与计算机的系统总线相连。由于开关量只有两个状 态，转换成电平信号后就是二进制数“0”或“1”，因此可以将某个开关量信号通过转换后 送至计算机的某个字节位中，计算机通过判断该字节位是“0”或是“1”就可以识别其开关 状态。这就是开关量输入的基本原理。 本系统共有 5 块开关量输入接口电路板，每块电路板可输入 32 个开关量，因此最多可监视 160 个开关量采样点。每块电路板的结构和工作原理完全相同，其电路原理如图 5-5-2（a） 和（b）所示，图（a）和（b）组成该电路板的完整电路图。 (a) D3 (b) 图 5-5-2 开关量输入接口电路原理图 从图 5-5-2（a）可以看出，来自现场的 32 路开关量信号被分成 4 组，每组 8 路，经光 电隔离和反相驱动后分别送至 4 个 74LS373 锁存器 D31～D34 的输入端。D31～D34 的输入 允许控制端片脚 11 均已接至高电平，其输入端的状态直接送至锁存器内部，当其输出控制 端片脚 1 为低电平时从输出端输出。而锁存器的输出则通过 74LS245 双向缓冲器D22 由 CPU 读入数据总线。由于每个锁存器可锁存 8 个状态，而 8085 是