浅谈船舶电气设备调试的一般方法3-27

1、 浅谈船舶电气设备 调试的一般方法浙江泰通船舶有限公司 高达铭1 前言一条船在海上航行，就像一座流动的城市。然而造船是一项复杂的系统工程，如果把全船船体结构比作整条船的骨架，主机比作心脏，那电气系统就好比是神经系统，是全船最重要的系统之一。随着计算机技术在船舶上不断的运用，使船舶自动化程度越来越高，这就要求船舶电气调试人员通过各种技术培训，来掌握越来越多的技术。2在造船电气调试的过程中，如果不知道这些电气系统的工作原理，就会不知所措。盲目的进行通电调试，轻者会造成设备调试周期延长，重者将造成设备和人员的安全事故。对于全船错综复杂的电气控制系统来说，调试人员既要具备必要的电气，电子，电脑，网络知

2、识和丰富实践经验，还要有解决问题的清晰思路，这样才能又快又好把设备调试好。本文对船上电气设备调试的一般方法和常见电路分析方法做一些简单的介绍.。 前言3一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录4 要做一个高素质的船舶电气调试人员要具备以 下知识和能力：1. 熟

3、悉船舶电气设备安装工艺.2. 具备船舶继电器控制系统的调试维护的能力。3. 具备常用电子线路的基本分析，计算，选用合适的电子元件的能力。4. 熟悉常用的检测,控制元件.5. 熟悉常用的电力电子元件.6. 熟悉可编程控制技术。7. 熟悉计算机控制技术。8. 掌握一些造船专业的英语一一 必备的知识和能力必备的知识和能力5一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机

4、电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录6一般电气控制系统由以下几个部分组成: 动力电源,输入设备,控制装置,输出设备,执行设备.控制装置内包括:输入元件,控制单元,输出元件,控制电源,输出元件.图2-1电气控制系统图二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法2-1 电气控制系统的组成部分72-2 电气调试的基本程序1.看系统图，接线图，电气原理图。2.检查控制装置的外部接线及对地绝缘，并且保证全部接线正确对地绝缘良好，3.找出那些是输入设备,输出设备,执行设备。4.在控制装置中找出那些是,输入元件,控制单元,输出元件,

5、控制电源。5.检查控制装置内设定值是否正确，如热继电器，电流表，时间继电器。6.用电阻法测量一下外部接线是否正确，据我的经验：马达的电阻是零点零几欧姆到几欧姆，电磁阀和指示灯的电阻是几拾欧姆到几佰欧姆，PT100温度传感器常温下是一佰多欧姆。7.通电后,确认一下每个输入设备,输出设备和执行电器功能是否正常.8.测量一下工作电流,系统运行一段时间后,结束调试.二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法82-3 实例1 油渣泵控制箱图2-2油渣泵电气系统图二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法92-3 实例1 油渣泵控制箱2. 根据图纸我们找出输入设备有遥控按钮

6、盒中停止，起动按钮,两个急停按钮，一个焚烧炉污油柜高位浮子开关。输出设备有油渣泵马达，遥控按钮盒运行指示灯和SV（防干磨）电磁阀。控制装置就是油渣泵控制箱,动力电源来自配电板440V汇流排.图2-3油渣泵电气接线图二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法102-3 实例1 油渣泵控制箱图2-4油渣泵电气控制原理图二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法112-3 实例1 油渣泵控制箱图2-5油渣泵控制箱外部接线图二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法12在控制装置中,SB1起动按钮，SB2停止按钮是输入元件,KM351.5接触器, PA3

7、51.3电流表，HL3运行指示灯，HL8电源指示灯是输出元件,TC351.3带保险丝的变压器是控制电源部件,其余的都归控制单元了.检查设定值，PA351.3电流表是5.64A，FT351.1热过载继电器是5.64A，K351.,7时间继电器是10S，用电阻法测量一下外部接线。见图2-5一个停止按钮，两个两个急停按钮，一个浮子开关应该是闭合的。起动按钮是断开的，运行指示灯和电磁阀是有电阻的，油渣泵是有几欧姆电阻的。通电后,确认一下每个输入设备,输出设备和执行电器功能是否正常. 测量一下工作电流,系统运行一段时间后,结束调试二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法2-3 实例1

8、油渣泵控制箱132-4 实例2 变频调速控制箱祥和劳务公司为了加工克令吊圆筒基座,从外单位借来一台滚筒机,借来前这台机是好用的,借来后滚筒机就不能正常使用，马达能转，但不能调速了。从照片上可以看出，控制箱内有一个小的变频装置，型号是SUNFAR E300。图2-6变频调速装置二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法142-4 实例2 变频调速控制箱从网上找到了它的资料，根据资料和接线，画出图2-7变频调速线路图.从图中我们可以看出：影响马达调速的信号，只有输入信号，现在图中仅有3个输入信号，反转，正转都没有问题。那只有电位器输入信号了。通过对电位器信号的检查，发现AI端的电压

9、一直是10V,调整电位器，它也没有变化。可以断定电位器3号线断线了，对这根线进行检查，恢复。再进行通电试验，功能恢复正常，马达可以调速了。图2-7变频调速线路图.二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法15一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目

10、 录161 1 配电系统正常配电系统由主电源供电。经主配电控制接入主电网向正常负载配电。由主电网直接或通过分配电板间接供电的一般是动力用户（负载）。照明和日用电器用户经变压器降压后供电。 应急电源是由应急发电机供电。应急电网通过应急配电选择供电的电源。正常情况下由主电源供电，主电源故障的情况下由应急电源供电。 船上直流24V由充放电板提供，正常情况下充放电板的电源是由主电网或应急电网提供。充放电板向24V的用户供电,并对蓄电池进行充电，在主、应急电源都失电的情况下，蓄电池立即向24V的用户供电。电源与各用户之间通过各种配电设备用电缆线路连接起来，构成的网络称为电力网，简称电网。如图3-1所示。

11、 三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路173-13-1全船电网系统图全船电网系统图三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路18按供电电源的不同，电源可分为： 主电源由主发电机通过主配电板供电的电源； 应急电源由应急发电机通过应急配电板供电的电源； 24V直流电源由蓄电池充放电板通过蓄电池用以传输临时应急电能的电源。 为设计和施工看图方便，习惯上按供电方式分为： 一次系统由主配电板直接向区配电板、分配电板和负载供电的网络，称为一次系统，一般把由应急配电板直接供电的网络也纳入一次系统； 二次系统由分配电板向负载供电的网络，称为二次系统。 实际工作中也有按用途分为:动力系统船舶电网中向动力设

12、备供电的网络； 照明系统船舶电网中向照明设备、电风扇及小容量电热设备供电的网络； 弱电系统船舶电网中向各导航、通讯及无线电设备等供电的网络。 全船电源分配三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路19电力一次系统图（440V）3-23-2电力电力一次系统图（次系统图（440V440V）三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路20电力二次系统图（440V）3-3 3-3 电力电力二次系统图（次系统图（440V440V）三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路21电力一次系统图（220V）3-4 3-4 电力一次系统图（电力一次系统图（220V220V）三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电

13、路22电力二次系统图（220V）图图3-5 3-5 电力二次系统图（电力二次系统图（220V220V）三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路232 2 照明系统接线单联控制 单联控制采用单个开关来控制照明灯具的接通与断开，常见的有双极开关控制。图36所示是单个开关控制的线路图。双联控制 需要在两个地方均能控制同一盏灯的电路，称为双联控制。图3-7所示是双联控制的线路图。 图图3-6 3-6 单个开关控制线路图单个开关控制线路图 图图3 3-7-7所示是双联控制的线路图。所示是双联控制的线路图。 三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路24一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气

14、控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录25电动机启动时，把电动机的定子绕组接成电动机启动时，把电动机的定子绕组接成星形，电动机定子绕组电压低于电源电压起星形，电动机定子绕组电压低于电源电压起动，启动即将完毕时再恢复成三角形，电动机动，启动即将完毕时再恢复成三角形，电动机便在额定电压下正常运行。便在额定电压下

15、正常运行。4-1 Y降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法26L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKM电路组成分析电路组成分析KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法27L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKM合上电源开关合上电源开关QSQSKMY YKTM3FRFR2. 2. 时间继电器自动控制时间继电器自动控制YY降压

16、启动控制线路降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法28L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKM降压启动降压启动: :按下按下SB1SB1KTKT线圈得电线圈得电KMY Y线圈得电线圈得电KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法29L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKMKMKMY Y主触头闭合主触头闭合KMKMY Y动合辅

17、助触头动合辅助触头闭合闭合KMKMY Y动断辅助触头动断辅助触头断开断开KMKM自锁触头闭合自锁触头闭合KMKM主触头闭合主触头闭合电动机降压启动电动机降压启动KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法30L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKM松开松开SB1SB1电动机继续电动机继续降压启动降压启动KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控制线路四四

18、继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法31L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKMKTKT延时断开的动断触头延时断开的动断触头延时分断延时分断KMKMY Y线圈失电线圈失电KMKMY Y主触头断开主触头断开KMKMY Y动合辅助触头断开动合辅助触头断开KMKMY Y动断辅助触头闭合动断辅助触头闭合KM KM 主触头闭合主触头闭合KM KM 动断辅助触头断开动断辅助触头断开KTKT线圈失电线圈失电电动机全压运行电动机全压运行KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控

19、制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法32L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMY YKMKMY YKMKMY YKTKTKM停停: :按下按下SB2SB2KMY YKTM3FRFR4-2. 4-2. 时间继电器控制时间继电器控制YY降压启动控制线路降压启动控制线路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法33一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路

20、的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录341 24V24V电瓶充电器的基本构成本充电器由五部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、负载。 1，电源变压器：电压变换；2，整流电路： 将交流电转变成单向脉动电;3，滤波电路： 将单向脉动电转变成直流电;4，稳压电路： 输出稳定的直流电，不受电网电压和负载变化的影响。五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法图5-1 24V电瓶充电器电路图352 2 单相桥式整流电路一、电路由四个二极管组成桥式电路，称为桥式整流 电路。单相桥式整流电路的波形图

21、见图5-2二、整流原理 令u2 U2Sinat1 当正半周时二极管D1、D3导通， D2、D4截止，在负载电阻上得到 正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通， D1、D3截止，在负载电阻上得到 正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成， 得到的是同一个方向的单向脉动电 压。2 2 整流输出直流电压U UO O：U UO O0.9U U2 2五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法图5-2 单相桥式整流电路的波形图363 3，滤波电路1，功能：将脉动电压转变成平滑的电压。 2，作用：保留脉动电中的直流成分，滤掉脉动电中的交流成分;3，电容滤波电路：将滤波电容并联到整流电路的输出

22、端。直流成分全部流过负载；C1分流掉交流成分大部分，流过RL 的交流成分大大减少，使UO变得平滑。图5-3 电容滤波电路的波形图五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法374 4，稳压电路4- -1 晶体管晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管是电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。晶体管有三个极；分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (Base) 和集电极（Collector）; 其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法38

23、4- -2晶体管的特性曲线五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法394- -2晶体管的特性曲线五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法404- -2晶体管的特性曲线五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法414- -3晶体管的主要参数五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法424- -3 TIP642TIP642晶体管TIP642是NPN达林顿功率晶体管，达林顿管 (Darlington Transistor)又称复合管。它采用复合连接方式,将二只三极管适当的连接在一起，以组成一只等效的新的三极管。放大倍数：是两个三极管放大倍数的乘积。用途用途：在电子学电路设计中，达林顿接法常用于功

24、率放大器和稳压电源中。主要参数：主要参数： 175W 在25时， 额定输出电流10A 最小放大倍数1000（在4V,5A时）五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法434- -4 TL431TL431三端可调分流基准电压源TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。符号：五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法444- -5稳压电路主要由V1、VT1、R1、R2和RB组成

25、 。R1和R2检测充电器的输出电压，并向V1的R端提供反馈电压。充电时充电器的输出电压不能超过限定值。24V的电池限定值为28.8V，当输出电压达到28.8V时，R1和R2的分压刚好为2.5V.当输出电压再升高，V1马上导通。分流作用使VT1的基极电流减小，调整管VT1的分压增加，从而减小了输出电压。五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法454-6 4-6 限流电路限流电路限流电路主要由VT1、V2、Re1组成。Re1用于检测充电 电流。在充电初期（或误将蓄电池的极性接反时），充电电流较大，从而危及VT1及蓄电池的安全。24V44Ah的蓄电池最大的充电电流为11A，平均电流为8A，当充电电

26、流达到最大值时，Re1上的压降刚好为2.5V，过流时V2马上导通，使VT1的基极电流减小，则集电极电流（充电电流）也随之减小；充电电流不过流时V2不导通，对VT1没有什么影响。为确保可靠地工作，最大充电电流一般都小于允许的最大值，所以Re1的阻值可选的稍微大一些。在该例中，Rel取0.24，最大充电电流为10A。五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法46一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPL

27、C电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录47 可编程可编程程序程序控制控制器（器（Programmable Programmable Logic ControllerLogic Controller PLCPLC），它采用一类可），它采用一类可编程编程的的存储器存储器，用于其内部存储程序，执行，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入并通过数字或模拟式输入/ /输出控制各种类

28、型的机械或生产过程。输出控制各种类型的机械或生产过程。 目前我们目前我们47500T47500T的船上使用的船上使用PLCPLC也很普遍，在总配电板，也很普遍，在总配电板，应急发动机，液位遥测和舵机报警箱的设备中都有使用。应急发动机，液位遥测和舵机报警箱的设备中都有使用。 6-16-1可编程可编程程序程序控制器控制器六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法48S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求 的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等.SIMATIC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自

29、动检测、监测及控制等。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。6-2 SIEMENS可编程序控制器六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法496-3 6-3 CPU224CPU224的技术指标CPU224本机集成了14点输入10点输出，共有24个数字量I/O。它可连接个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点或35路模拟量I/O点。CPU224有13字节程序和数据存贮空间，个独立的30KH高速计

30、数器，路独立的20KH高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有个RS-485通讯编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器。外形尺寸：120.5*80*62 系统I/O：本机I/O 14入10出,扩展模块数量 个模块数字量I/O映像区 256（128入128出） 数字量I/O物理区 168（9474） 模拟量I/O映像区 32入32出模拟量I/O物理区 35（287）或14出六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法506-4 6-4 CPU224的接线DC输入DC输出： DCDC输入端由输入端由1M1M、0.00.00.70.7为第为第

31、组，组，2M2M、1.01.01.51.5为第组，为第组，1M1M、2M2M分别为各组的公共端。分别为各组的公共端。24V DC24V DC的负极接公共端的负极接公共端1M1M或或2M2M。输入开关的端接到输入开关的端接到24V DC24V DC的的正极，输入开关的另端连接正极，输入开关的另端连接到到CPU224CPU224各输入端。各输入端。DCDC输出端由输出端由1M1M、1 1+ +、0.00.00.40.4为第组，为第组，2M2M、2 2+ +、0.50.51.11.1为第为第2 2组组成。组组成。1L+1L+、2L+2L+分别为公共端。分别为公共端。第组第组24V DC24V DC的

32、负极接的负极接1M1M端，正极接端，正极接1L+1L+端。输出负载的端接到端。输出负载的端接到1M1M端，端，输出负载的另端接到输出负载的另端接到CPU224CPU224各输出端。第各输出端。第2 2组的接线与第组的接线与第1 1组相似。组相似。六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法51(1) 控制要求主持人一个开关控制三个抢答桌。主持人说出题目后，谁先按按钮，谁的桌子上的灯即亮。这时主持人按按钮后灯才熄灭，否则一直亮着。三个抢答桌的按钮是这样安排的:一个 抢答桌上是儿童组，桌上有两个按钮,是并联形式，无论按哪一只，桌上的灯都亮;大人组的桌子上也有两个按钮，是串联形式，只有两个按钮都

33、按下，桌上的灯才亮；中学生组桌上只有 一个按钮，且只有一个人，一按灯即亮。当主持人将开关处于开状态时，10 S之内若有人抢 答按按钮，电铃响。6-5 实例1:智力竞赛抢答装置六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法52 (2)输入/输出端子地址分配抢答装置采用S7-200 CPU214可编程控制器进行控制.六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法53(3) 程序设计根据工艺要求和输入/输出端子地址分配设计的抢答装置梯形图及指令表.六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法54（4）工作过程分析10.0或10.1接通时，Q0.0自保，E1灯亮。若Q0.1或Q0. 2先动作,

34、Q0. 0就不能动作。I0.2导通时,Q0.1自保，E2灯亮。若Q0.0或Q0.2先动作，Q0.1就不能动作。10.3 和10.4同时导通时，Q0.2自保，E3灯亮。若Q0.0或Q0.1先动作，Q0.2就不能动作。当主持人将转换开关SA处于开状态时，10s之内若有人抢答按按钮，Q0.3得电，电铃响。六六 PLC PLC电路的分析方法电路的分析方法55一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的

35、分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录56VISCOCHIEFVISCOCHIEF燃油粘度自动控制系统如图7-7-1 1所示。它主要由EVT10CEVT10C粘度传感器、PT100PT100温度传感器、VCU160VCU160控制器、SHSSHS蒸汽加热装置和EHSEHS电加热装置等部分组成。粘度传感器和温度传感器分别检测燃油加热器出口燃油的粘度和温度，两者将粘度和温度值按比例转换成标准电流和电压信号送到控制器。7-1 7-1 控制系统的组成、功能及特点 图图7-7-1 1 VISCOCHIEFVIS

36、COCHIEF粘度自动控制系统粘度自动控制系统组成图组成图1-EVT-101-EVT-10粘度传感器；2-PT1002-PT100温度传感器；3-VCU-1603-VCU-160控制器；4-4-蒸汽调节阀；5-5-蒸汽燃油加热器；6 6-电动燃油加 热器; ;7 7-电源控制箱七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统577-2 测量单元1. 1. EVT-10CEVT-10C粘度传感器EVT-10CEVT-10C型粘度传感器由测粘计和单片机变送器两部分组成，其结构原理图(1(1)测粘计测粘计是燃油粘度的测量装置，它把燃油粘度的变化转换为感应电动势的变化量并送到 单片机变送

37、器。测粘计的主要部件是振动杆1 1、动力线圈2 2、永久磁铁3 3、检测线圈4 4、永久磁铁 5 5等。 图图7-27-2 EVT-10CEVT-10C型粘度传感器结构型粘度传感器结构原理图原理图1-1-振动杆；2-2-动力 线圈；3 3、5-5-永久磁铁；4-4-检测线圈；6 6-单片七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统58 工作原理振动杆的强制振荡是由动力线圈2 2和永久磁铁3 3产生并保持的，其振荡频率是固定的。当设计的振动杆几何尺寸使其自动频率等于强制振荡频率时，将发生共振。 在这个振荡频率上，振动杆的振荡幅值达最大。燃油的摩擦阻力将衰减振动杆振荡的幅值，振动

38、杆的幅值衰减量正比于燃油粘度。在测量管路里流过燃油的粘度越高，振动杆振荡受到的衰 减越大，杆的振荡幅值越小。反之，粘度越低，衰减量越小，杆的振荡幅值越大。通过固定在振 动杆上的永久磁铁5和在其上方的检测线圈4进行测量振动杆的振荡幅值。检测线圈内感应 电动势的下降量与振动杆振荡幅值的衰减量成正比。 图图7-27-2 EVT-10CEVT-10C型粘度传感器结构型粘度传感器结构原理图原理图1-1-振动杆；2-2-动力 线圈；3 3、5-5-永久磁铁；4-4-检测线圈；6 6-单片七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统59(2)单片机变送器粘度变送器采用单片机80C31组成单

39、片微型计算机变送系统，见电路图. .它 把测量线圈产生的感应电动势经数据放大 后送入精密电压一频率转换器LM231LM231，它 输出的脉冲信号频率与输入电压成比 例，实际上LM231LM231是起模数转换器的作用.80C3180C31再把表示粘度值的数字量送入 AD7543BDAD7543BD数模转换器转换成电压模拟 量，经电压电流变换电路转换成标准4 mA 4 mA 20 mA20 mA电流输出，其对应的粘度测量范 围是 0 cSt 0 cSt50 50 cStcSt。图7-3 单片机变送器电路原理图七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统602. 2. PT100P

40、T100温度传感器本系统用的本系统用的PT100PT100温度传感器在结构上与以往使用的温度传感器有所不同，如图7 7-4-4所示。检测元 件1 1直接插人被检测介质中，不用壳体防护，以避免热电阻与壳体之间的空气影响传热速度。 为了防止更换或检修传感器时介质外逸，采用了特殊的弹簧囊结构。若要拆下传感器7 7，应先 松开锁紧螺帽5 5，随后可旋出传感器。与此同时，止回帽2 2在弹簧3 3和燃油压力作用下，将导向 管4 4下端口盖住，从而可防止管路6 6中燃油的逸出。这种改进后的温度传感器的惯性很小，能及时感受温度的变化。图7 7-4 -4 PT100PT100温度传感器 结构原理图1-1-检测元

41、件；2-2-止回帽；3 3-弹 簧；4-4-导向管；5-5-锁紧螺帽；6-6-管路； 7 7-传感器七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统617-3、VCU-160VCU-160粘度控制器1.1.控制方式和过程控制方式和过程VCU-160粘度控制器用单片机8031可以同时监视、控制、显示燃油温度和粘度，它主要由PI温度调节器和PI粘度调节器组成。控制和显示所用的输入信号来自于EVT-10C粘度传感器和PT100温度传感器，输出控制信号到蒸汽加热装置的蒸汽调节阀或电加热装置的接触器。可以对DO(柴油)进行温度定值控制，对HFO(重油)进行温度或粘度控制，两种控制方式在升温

42、或降温过程中有升温速率的程序和降温粘度定值控制，另外设有手动控制蒸汽调节阀调节方式。在各种工作方式下均有温度和粘度显示。柴油方式柴油方式: :当把控制方式选择开关从停止转到DO位置（温度控制）时，开始对柴油进行加热，温度升高的速率是按事先设定的规律进行程序控制的，当温度达到设定的DO定值控制温度以下3 C之内时，加温过程的程序控制结束，自动转入温度定值控制，此时粘度警报被自动关掉。七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统62重油方式重油方式当把控制方式选择开关转到HFO位置(粘度控制)时，升温过程与DO工作方式升温过程相同，只是当温度达到HFO设定温度以下3C之内时，自动

43、转入粘度定值控制，当粘度被控制到给定值与测量值的绝对偏差在0. 5 cSt以内时，温度调节器开始以粘度设定值所对应的当时温度值作为温度给定值，对HFO进行温度定值控制，只要粘度保持绝对偏差在0.5 cSt以内，温度调节器就一直输出控制信号，使系统温度保持在当时温度上。当粘度绝对偏差值超过0. 5 cSt时，粘度调节器开始工作，使其恢复到绝对偏差在0.5 cSt以内时，温度调节器又以此时粘度所对应的温度为给定值进行温度定值控制。控制过程曲线如图7-5所示。图7-5粘度控制过程曲线 七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统632.控制板电路VCU-160VCU-160控制器的

44、电路是制做在一块印刷电路板上的。这块控制板装在主控制箱中，它 由输人端输人粘度控制系统中各种模拟量和开关量信号，经80318031单片机处理后，由输出端输 出各种控制、显示和报警信号。这块电路板实际电路较为复杂，为了便于讲清它的工作原理，我 们对该电路板的实际电路作了适当的简化，简化后的电路如图7 7-6-6所示。图7-6控制板电路原理图七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统64(1(1)模拟量输人电路控制和显示等所用的输人信号来自EVT-10CEVT-10C粘度传感器和PT100PT100温度传感器的模拟量。它们分别是毫安电流和毫伏电压信号，经各自数据放大器A1A1和

45、A2A2放大后送入8 8位多路 转换开关DG508DG508。多路转换开关的作用是在某一时刻只能选择一个通道的信号输入，这一功 能是由多路转换开关内地址译码器实现的。从图中可见，该地址来自可编程并行接口 8255.8255.七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统65(2) 开关量输入电路从图中可知，根据开关量的用途不同分成三种不同的方式输入。X X6:6:4 4端为手动控制方式输入端;X;X6:6:5 5端为重油工作方式；X X6:6:6 6端为柴油工作方式输入端调节阀限位开关通过输入端X X6:6:3 3和X X3:3:2 2经光电耦合器SFH610SFH610与80

46、318031相连。当调节阀开、关动作到极限位置时，对应的极限开关闭合，使与之对应的光电耦合器的光电隔离管导通.按钮PBPB1 1是功能选择按钮PBPB2 2和PBPB3 3分别是增加和减少设定参数值按钮。七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统66（3）输出控制电路VCU-160控制器中的8031根据粘度或温度设定值其对应的实际测量值偏差，按比例积分作用规律输出控制信号，并转换成一系列脉冲信号，经8255接口（PA。PA3)和ULN2803(1)驱动器及光电隔离器MOC3031，去控制双向晶闸管T2800D的导通角，也就是控制驱动执行机构的伺服电机。伺服电机带动蒸汽调节阀

47、开、关或控制电加热装置的接触器控制燃油加热量，从而达到维持系统温度或粘度恒定的目的。七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统67(4)显示电路面板上组三个数码显示器用来显示控制过程温度( (C C或。F)F)参数、警报种类或设定参数的代码；B B组三个数码显示器用来显示控制过程粘度（cStcSt或cp)cp)参数、触发警报的现行参数值或参数设定值；C C组两个发光二极管可指示控制器被设定为是温度或粘度控制功能形式; ;D D组两个发光二极管用来指示系统中配置的加热器是SHSSHS蒸汽加热装置还是EHSEHS电加热装置；E E组两个发光二极管用来指示系统现行的工作方式是HF

48、OHFO还是DODO。七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組成的燃油粘度控制系统68(5(5)报警电路 VISCOCHIEF VISCOCHIEF粘度控制系统具有多种故障和参数越限报警功能，如：电源、PT100PT100信号、 EVT-10CEVT-10C信号、高温、低温、髙粘、低粘等。当80318031在检测或查询过程中发现故障时，通过 82558255接口 PBoPBo(18)、PCPC3 3(17)输出报警信号，经单稳态触发器LS122LS122转换成脉冲信号，经三极管放大电 路驱动继电器X X，使报警灯发出闪光信号和警报器发出断续声响报警。七七 单片机組成的燃油粘度控制系统单片机組

49、成的燃油粘度控制系统69一 必备的知识和能力必备的知识和能力二二 基本电气控制电路的分析方法基本电气控制电路的分析方法三三 简单的开关控制电路简单的开关控制电路四四 继电器电路的分析方法继电器电路的分析方法五五 电子电路的分析方法电子电路的分析方法六六 PLCPLC电路的分析方法电路的分析方法七七 单片机电路的分析方法单片机电路的分析方法八八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用目 录70工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络集约制造时代。网络通讯的优点：网络通讯的优点：节省电缆及工程安装的费用：另外，大量电缆敷设、安装、接线造成的工程质量风险、工期风险也是

50、越来越得到用户的注意。在这方面，网络技术的应用比采用传统I/O硬接线技术具有无法比拟的优越性。例如：47500T三台发电机采用了网络技术，少放了电缆2.6公里。 远程参数化功能为工程调试、开通，节省的大量时间。 更完善的系统故障诊断功能，与互联网技术结合真正实现了远程故障维护。图8-1 船上检测报警系统图八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用8-1 8-1 网络通讯的优点网络通讯的优点718-2 Modbus协议Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它

51、，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。常用的MODBUS 通讯规约有两种，一种是MODBUS ASCII，一种是MODBUS RTU。 一般来说，通讯数据量少而且主要是文本的通讯则采用MODBUS ASCII规约，通讯数据数据量大而且是二进制数值时，多采用MODBUS RTU规约。八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用72A 主从通讯方式 采用主从通讯方式的网络中，只有一个设备（称为“主机”）能够建立协议（称为“查询”）；其它设备（称为“从机”）只能通过提供数据或做出相应的动作响应主机的查询。主机既能对某个从机单独访问，又能对所有的从机发布广播信息。从机对于

52、主机的单独查询都要返回一个信息（即“响应”），对于主机的广播信息则无须响应。主机从机从机从机从机八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用73B 协议定义的内容协议定义的主机查询格式，包括：从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。协议定义的从机响应格式，包括：动作确认，返回数据和错误校验等；如果从机在接收信息时发生错误或不能完成主机要求的动作时，它还将产生一个故障信息作为响应。 八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用74C 查询与响应信息主机的查询信息从机的响应信息设备地址功能代码数据字节-数据字节错误校验设备地址功能代码数据字节-数

53、据字节错误校验八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用75主机查询信息查询中的功能代码告诉指定的从机完成什么样的动作，数据区中包含了从机执行任务时所需的附加信息，错误校验区为从机指定了信息完整性校验的方法。 如功能代码0303表示读从机的保持寄存器并返回其中的内容，数据区则必须告诉从机从哪个寄存器开始读，需要读多少个寄存器。八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用76D 从机响应信息正常情况下，从机响应的功能代码与查询的功能代码相对应，数据区包含根据查询要求收集到的数据，如寄存器的值或状态等。 当发生通讯错误时，从机响应的功能代码就转为指示该响应为故障响应，数据区则包含故障描述代码。 错误校验域允许主机确认信息内容是否有效。八 网络通讯在船舶电气中的运用网络通讯在船舶电气中的运用77E RTUE RTU地址域信息的地址域包括8 8位（RTURTU），从机的有效地址范围为0-2470-247（十进制），单个从机的地址范围为1-2