一种可扩展的船用柴油机监控系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108644013 A(43)申请公布日 2018.10.12

(21)申请号 201810402895.X(22)申请日 2018.04.28

(71)申请人 江苏恩达通用设备有限公司

地址 226600 江苏省南通市海安县海安镇

西园大道6号(72)发明人 姜伟　张鹏　包如斌　崔小强　

胡国祥　李亚伟　(74)专利代理机构 北京智桥联合知识产权代理

事务所(普通合伙) 11560

代理人 商晓莉(51)Int.Cl.

F02B 77/08(2006.01)F02D 29/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

(54)发明名称

一种可扩展的船用柴油机监控系统(57)摘要

本发明涉及一种可扩展、集散式的船用柴油机监控系统，在现有的船用柴油机的监控安保系统中显示器系统的显示参数比较单一，可靠性比较差，图形显示单一，外部扩展性差，不能给用户提供丰富的显示效果。为此，本发明提出一种系统能够实现，通过双电源，双CAN冗余通信，及显示子模块中外部接口模块可执行外部程序加载和调用绘图的函数绘制及显示控制的功能，便于监控安保系统中调用外部显示控制功能，使得保障系统可靠性的情形下，能够丰富监视系统的显示功能。

CN 108644013 ACN 108644013 A

权　利　要　求　书

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1.一种可扩展的船用柴油机监控系统，其特征在于：所述的系统包括主模块、扩展子模块和显示子模块；所述主模块与扩展子模块之间采用双CAN通信，并采用CAN校准协议进行通信，子模块为CAN校准协议从站，主模块为CAN校准协议主站，CAN校准控制指令建立主模块和扩展子模块之间的连续逻辑会话；主模块通过不同的指令完成对不同扩展子模块的参数配置和数据采集；主模块按照固定周期循环对各个扩展子模块进行访问。扩展子模块用于对柴油机参数的采集；显示子模块通过RS485通讯接口与主模块相连，显示子模块与主模块之间采用Modbus RTU协议进行通信，其中所述主模块为Modbus从站，所述显示子模块为主站，所述显示子模块可选择带有RS485通信接口并支持Modbus主站功能的显示器，完成参数的显示，同时该显示器带有输入按键，用于本地参数设置，同时该参数可通过主模块配置到各扩展子模块中去。

2.如权利要求1所述的系统进一步包括：所述扩展子模块可以为RTD电阻温度探测器测量扩展子模块、4-20mA/0-5V测量扩展子模块、开关量输入/开关量输出扩展子模块，所述各扩展子模块采用5位拨码开关进行地址设置，便于主模块进行访问。

3.如权利要求2所述的系统进一步包括：所述扩展子模块及显示子模块和主模块都采用双电源供电。

4.如权利要求3所述的系统进一步包括：所述显示子模块包括外部接口功能模块，用于加载外部数据和调用绘图函数，并对输入的数据显示进行控制。

5.如权利要求4所述的系统进步一步包括：所述外部接口功能模块，用于加载外部数据和调用绘图函数，并对输入的数据显示进行控制，具体为对外部输入数据所绘制的图形与从各扩展子模块采集的数据图形进行分区显示，和通过外部加载程序扩展图形的绘制功能，使得显示子模块自带的图形显示与外部数据绘制的图形相协调。

6.如权利要求5所述的系统进一步包括：所述主模块能够完成4通道的RTD测量扩展子模块数据的采集或4通道的4-20mA、0-5V测量扩展子模块数据的采集或8通道的开关量输入/开关量输入子模块数据的采集或16通道的RTD测量子模块的数据采集。

7.如权利要求6所述的系统进一步包括：所述开关量输入/开关量输出扩展子模块的开关量输出为无源触点输出，开关量输入为24V正输入。

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说　明　书

一种可扩展的船用柴油机监控系统

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技术领域

[0001]本发明涉及船用柴油机监控安保系统，特别是一种功能可扩展的船舶柴油机监控系统。

背景技术

[0002]柴油机作为一种提供动力的装置，对于船舶而言可作为主推机组、主发机组、应发机组、各类泵动力机组等，因此船用柴油机的监控安保系统直接关系到船舶动力和发电设备的运行安全性。由于柴油机机型不同，采集的参数也不同，加上船舶上现有的显示系统等比较单一，不利于扩展。再加上用户的使用习惯等，固定参数式的监控显示模式，已经不能满足用户的需要了。同时现有的采集系统所采集的参数有限，也不利于用户自行扩展；同时现有的监控系统还存在接线复杂、可靠性不高、故障率增加等问题。发明内容

[0003]为了解决上述问题，本发明提出了一种可扩展的船舶柴油机监控系统。其采用两种CAN校准协议与modbus RTU远程终端协议相结合，具有多个扩展子模块和显示子模块，保障了系统的稳定性和采集数据的可扩展性及显示图形的多样化。[0004]本发明至少具有以下三个重要发明点：[0005](1)通过主模块来完成发动机基本参数的采集与控制；通过扩展子模块来满足用户的定制功能和解决主模块采集通道不够的情况；[0006](2)通过模块之间的通信采用双CAN冗余通信和双电源供电，提供系统冗余，当系统出现故障时，能够及时进行切换和备份。这在航行的船舶中尤为重要。[0007](3)通过显示子模块的RS485总线与主模块电连接，根据用户的需求，进行显示模式的配置，该显示子模块具有外部接口功能模块，还可以通过调用外部绘图程序完成显示区域的划分和显示图形的多样化，并与显示子模块自带的图形显示兼容。[0008]根据本发明提供了一种可扩展的船用柴油机监控系统，所述系统包括；[0009]主模块、扩展子模块和显示子模块；

[0010]所述主模块与扩展子模块之间采用双CAN通信，并采用CAN校准协议进行通信，子模块为CAN校准协议从站，主模块为CAN校准协议主站，CAN校准控制指令建立主模块和扩展子模块之间的连续逻辑会话；主模块通过不同的指令完成对不同扩展子模块的参数配置和数据采集；主模块按照固定周期循环对各个扩展子模块进行访问。扩展子模块用于对柴油机参数的采集；

[0011]显示子模块通过RS485通讯接口与主模块相连，显示子模块与主模块之间采用Modbus RTU协议进行通信，其中所述主模块为Modbus从站，所述显示子模块为主站，所述显示子模块可选择带有RS485通信接口并支持Modbus主站功能的显示器，完成参数的显示，同时该类型的显示器带有输入按键，用于本地参数设置，同时该参数可通过主模块配置到各扩展子模块中去。

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所述系统进一步包括：

[0013]所述扩展子模块可以为RTD电阻温度探测器测量扩展子模块、4-20mA/0-5V测量扩展子模块、开关量输入/开关量输出扩展子模块，所述各扩展子模块采用5位拨码开关进行地址设置，便于主模块进行访问。[0014]所述系统进一步包括

[0015]所述扩展子模块及显示子模块和主模块都采用双电源供电。[0016]所述系统进一步包括

[0017]所述显示子模块进一步包括，包括外部接口功能模块，用于加载外部数据和调用绘图函数，并对输入的数据显示进行控制。[0018]所述系统进步一步包括[0019]所述外部接口功能模块，用于加载外部数据和调用绘图函数，并对输入的数据显示进行控制，具体为对外部输入数据所绘制的图形与从各扩展子模块采集的数据图形进行分区显示，和通过外部加载程序扩展图形的绘制功能，使得显示子模块自带的图形显示与外部数据绘制的图形相协调。[0020]所述系统进一步包括

[0021]所述主模块能够完成4通道的RTD测量扩展子模块数据的采集或4通道的4-20mA、0-5V测量扩展子模块数据的采集或8通道的开关量输入/开关量输入子模块数据的采集或16通道的RTD测量子模块的数据采集。[0022]所述系统进一步包括

[0023]所述的开关量输出为无源触点输出，所述开关量输入为24V正输入。附图说明

[0024]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：[0025]图1为根据本发明实施方案示出的结构方框图。

具体实施方式

[0026]下面将参照附图对本发明的摆渡车辆调度系统的实施方案进行详细说明。[0027]本发明提供一种可扩展的船用柴油机监控系统，其特征在于可根据用户的需要进行相应的扩展，其系统框图如附图1所示，主要由1个主模块、RTD电阻温度探测器测量扩展子模块、4-20mA/0-5V测量扩展子模块、开关量输入/开关量输出扩展子模块、开关量输出扩展子模块、显示子模块等构成。其中，各子模块的数量可根据实际需求进行添加，每个子模块采用5位拨码开关进行地址设置，所有子模块的总数量不超过32个。所有模块均采用双电源供电，当其中一路电源出现故障，另一路电源可自动切换供电。所述主模块与所有扩展子模块之间采用双CAN进行通讯，分别为CAN1和CAN2，保证了数据传输的可靠性。主模块与扩展子模块之间采用CCP(CAN Calibration Protocol)协议进行通讯，主模块为CCP主站，扩展子模块为CCP从站，通过CPP控制指令可建立主模块与各扩展子模块之间的连续逻辑会话，因此主模块通过不同的指令可完成对扩展子模块的参数配置和数据采集功能。主模块可按照固定的周期循环对各扩展子模块进行访问，也可以采用竞争的方式进行访问或随机设置的间隔时间进行访问，对每个子模块的CAN1和CAN2分别分配了两套独立的寄存器地

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址，寄存器中存放的是采集到的数据，主模块对子模块的每次访问都会先后通过CAN1和CAN2下发连接指令，并等待对应的响应报文，默认状态下主模块会使用CAN1的寄存器地址中对应的数据，当CAN1连接不成功时，即CAN1发生故障时，便自动采用CAN2的寄存器地址中的数据。所述主模块与所述显示子模块之间采用RS485进行通讯连接，通过Modbus RTU协议进行通讯，其中主模块为Modbus从站，所述显示子模块为Modbus主站；所述显示子模块可选择带有RS485通讯接口并支持Modbus主站功能的数码管显示模块，完成参数的显示，同时该类型的显示模块带有输入按键，可用于本地参数设置，设置的参数可通过主模块配置到各子模块中去；所述显示子模块也可以选择带有RS485通讯接口并支持Modbus主站功能的触摸屏模块，完成参数的显示，同时可通过触摸屏对参数进行本地设置，设置的参数可通过主模块配置到各子模块中去。采用ModBus-RTU模式传输数据时,信息传输为异步方式,并以字节为单位。在主站和从站之间传递的通讯信息可以是11位的字格式:字格式(串行数据)11位二进制起始位1位数据位8位奇偶校验位1位:有奇偶校验位/无:无奇偶校验位停止位1位:有奇偶校验位/2位:无奇偶校验位通讯数据(信息帧)格式数据长度:地址码功能码数据区错误校检数据格式:1字节1字节N字节16位CRC码(冗余循环码)。每个ModBus数据包可由子站地址、功能、数据和错误校验4个部分组成。

[0028]所述主模块能够完成4通道的RTD型传感器的数据采集，其中RTD类型的传感器包括Pt100、Pt1000、Cu50、热敏电阻等，对于不同类型的传感器可通过跳线方式进行硬件配置，通常测量的量包含冷却水进机温度、冷却水出机温度、滑油温度等；所述主模块能够完成4通道的4-20mA/0-5V型传感器的数据采集，对于不同类型的传感器可通过跳线方式进行硬件配置，通常测量的量包含滑油压力、淡水压力、燃油压力、增压空气压力等；所述主模块能够完成1路转速信号的采集，转速信号的类型包括正弦信号和脉冲信号，通常为主机转速的采集；所述主模块能够完成8通道开关量输入的采集，其中开关量输入为24V正输入，通常用于采集发动机的开关量信号，如水温高、油压低、燃油泄漏、遥控输入、遥控状态、停机输入、急停输入、起动输入等；所述主模块能够完成8通道开关量输出，开关量输出为无源触点输出，通常用于开启起动电磁阀、停机电磁阀、急停电磁阀、降负荷电磁阀、以及各种状态的输出；

[0029]基于上述，所述RTD测量扩展子模块能够完成16通道的RTD型传感器的数据采集，其中RTD类型的传感器包括Pt100、Pt1000、Cu50、热敏电阻等，对于不同类型的传感器可通过跳线方式进行硬件配置，通常用于各缸排温测量、各主轴承温度测量、各缸飞溅油温测量等；

[0030]基于上述，所述4-20mA/0-5V测量扩展子模块能够完成16通道的4-20mA/0-5V型传感器的数据采集，对于不同类型的传感器可通过跳线方式进行硬件配置，如起动空气压力、控制空气压力、燃油滤前压力、燃油滤后压力、滑油滤前压力、滑油滤后压力等；所述4-20mA/0-5V测量扩展子模块能够完成3通道转速信号的采集，转速信号的类型包括正弦信号和脉冲信号，如增压器转速等；[0031]基于上述，所述开关量输入/开关量输出扩展子模块能够完成16通道开关量输入的采集和16通道开关量输出，其中开关量输入为24V正输入，开关量输出为无源触点输出，通常用于扩展发动机的开关量信号的采集；[0032]基于上述，所述开关量输出扩展子模块能够完成32通道开关量输出，开关量输出

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为无源触点输出，通常用于扩展无源报警点输出或控制输出。

[0033]接收主模块转发过来的各个测量扩展子模块采集的数据；子显示模块发送控制指令,子显示模块根据显示的需要，调用自身的绘图函数或通过子模块的外部接口功能模块加载程序，执行参数采集、状态显示、动态趋势显示、历史趋势显示、模拟流程显示；运行事件、资料存储、记录；运行报表打印、事故状态报告打印；数据处理；系统故障检测、报警。[0034]所述显示子模块包含一个外部接口功能模块，其具有主函数调用功能的端口或硬件的外接口，以进行外部功能的加载，同时能够对输入数据的显示进行控制，对外部输入数据所绘制的图形与子模块等采集的数据图形，进行分区显示，或通过外部加载程序扩展图形的绘制功能，使得系统自带的图形显示与外部数据绘制的图形相协调，或扩展系统自带的图形显示功能，提供给用户多种显示的选择，所述控制使得监控系统的数据能够图形化和多样化，满足监控系统的监控图形的显示，同时采用外接接口，便于监控数据的图像向外传输发送。

[0035]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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说　明　书　附　图

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图1

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