專利名稱：柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，屬于電系統(tǒng)中的控制技術(shù)領(lǐng)
域，特別適用于采用電噴柴油機(jī)的應(yīng)急/消防柴油機(jī)水泵機(jī)組的控制與保護(hù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)系統(tǒng)，特別是應(yīng)急/消防柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)系統(tǒng)，都以小型可編程控制器(PLC)做為核心控制單元，外部柴油機(jī)潤滑油壓信號(hào)、水溫信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、水泵軸承溫度信號(hào)等檢測信號(hào)，以及操作方式選擇、機(jī)組啟動(dòng)、機(jī)組停機(jī)、故障復(fù)位等旋鈕操作信號(hào)接入PLC, PLC的輸出信號(hào)經(jīng)外部繼電器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。[0003] 現(xiàn)有柴油機(jī)水泵機(jī)組控制系統(tǒng)都沒有和電噴柴油機(jī)自帶控制器進(jìn)行通訊的功能，無法 讀取電噴柴油機(jī)自身控制器中與柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障診斷信息相關(guān)的參數(shù)、代碼，因而現(xiàn)有控制系統(tǒng)無法對(duì)柴油機(jī)水泵機(jī)組進(jìn)行精確控制，對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的各種故障和報(bào)警等無法進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的判斷，往往只能等柴油機(jī)廠家售后人員用專用儀器從柴油機(jī)自身控制器中讀出信息后再進(jìn)行診斷，整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至造成較大的財(cái)產(chǎn)損失。[0004] 由于現(xiàn)有品牌PLC均為批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，當(dāng)外部輸入信號(hào)不符合PLC輸入模板的格式時(shí)，則要先用其它裝置進(jìn)行變換后才能接入PLC輸入模板，在現(xiàn)有柴油機(jī)水泵機(jī)組的控制系統(tǒng)中就需要采用專用的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、蓄電池電壓低報(bào)警裝置等，使成本加大。 另外，現(xiàn)有的柴油機(jī)水泵機(jī)組配套控制柜體積較大，不能方便地放置在柴油機(jī)水泵機(jī)組本體上，因而使機(jī)組在使用現(xiàn)場的占地面積大。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，克服上述現(xiàn)有的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，用本實(shí)用新型裝置取代現(xiàn)有的柴油機(jī)水泵機(jī)組原有的PLC控制系統(tǒng)，全面提升控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確及時(shí)判斷、全面精確控制報(bào)警、及應(yīng)急處理等性能，降低成本，提高性價(jià)比，縮小體積，能方便地放置在柴油機(jī)水泵機(jī)組本體上，有效減少機(jī)組在使用現(xiàn)場的占地面積。[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 —種柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，它包括核心運(yùn)算單元、信號(hào)輸出單元、信號(hào)輸入及處理單元以及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元；所述的核心運(yùn)算單元包括一個(gè)雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)其中一個(gè)為第一單片機(jī)，另一個(gè)為第二單片機(jī)，核心運(yùn)算單元還有一個(gè)共享存儲(chǔ)器；第一單片機(jī)通過一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊(4. 1)與柴油機(jī)自帶控制器聯(lián)接，用于讀取柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；第一單片機(jī)還與上位機(jī)聯(lián)接，用于上傳機(jī)組運(yùn)行信息并接收上位機(jī)的控制指令；第一單片機(jī)還與液晶顯示器聯(lián)接，用于將機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示；第一單片機(jī)與第二單片機(jī)聯(lián)接；所述的信號(hào)輸入及處理單元包括與第二單片機(jī)分別聯(lián)接的模擬量輸入硬件濾波回路、硬中斷輸入點(diǎn)、開關(guān)量輸入點(diǎn)；模擬量輸入硬件濾波回路還與模擬量輸入通道聯(lián)接。
3[0009] 具有附加技術(shù)特征的進(jìn)一步技術(shù)方案是 所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其第二單片機(jī)與信號(hào)輸入及處理單元以及信號(hào)輸出單元聯(lián)接，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理和采樣，按工藝要求對(duì)機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行控制，對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中的故障情況進(jìn)行診斷及保護(hù)，以及輸出控制信號(hào)。 所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其第一單片機(jī)及第二單片機(jī)均與共享存儲(chǔ)器聯(lián)接，同時(shí)，第一單片機(jī)與第二單片機(jī)以握手線聯(lián)接，用于得到簡易高效的硬件通信電路，提高交換信息的速率和可靠性。 所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其核心運(yùn)算單元其中的第二單片機(jī)(2. 2)是包括集成了柴油機(jī)超速保護(hù)功能的單片機(jī)。 所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其單片機(jī)是采用了比較器來提高單片機(jī)ADC的性能的單片機(jī)，同時(shí)還在ADC前增加可編程濾波芯片，用于使進(jìn)ADC的信號(hào)更接近真實(shí)的值。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果顯著 用本實(shí)用新型裝置取代現(xiàn)有的柴油機(jī)水泵機(jī)組原有的PLC控制系統(tǒng)，全面提升控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確及時(shí)判斷、全面精確控制報(bào)警、及應(yīng)急處理等性能，降低成本，提高性價(jià)比，縮小體積，能方便地放置在柴油機(jī)水泵機(jī)組本體上，有效減少機(jī)組在使用現(xiàn)場的占地面積；具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示單元能夠顯示柴油機(jī)運(yùn)行的各種實(shí)時(shí)參數(shù)和報(bào)警信息。也可以顯示四組報(bào)警歷史及報(bào)警的時(shí)間。同時(shí)還有對(duì)包括啟動(dòng)，停機(jī)等設(shè)置值進(jìn)行修改的界面。采用雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，其中一塊單片機(jī)負(fù)責(zé)柴油機(jī)水泵機(jī)組的控制與保護(hù)，另一塊單片機(jī)負(fù)責(zé)與電噴柴油機(jī)自帶控制器的通訊以及液晶屏的顯示等。兩個(gè)單片機(jī)與1片共享存儲(chǔ)器FRAM接成多主-從的I2C總線方式，增加2條握手線，即可得到簡單高效的硬件通信電路，提高交換信息的速率和可靠性。[0016] 結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如下

圖1為柴油機(jī)水泵機(jī)組的控制與保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018] 圖中各圖號(hào)名稱為 1-信號(hào)輸出單元，1. 1-開關(guān)量輸出點(diǎn)，1. 2_模擬量輸出通道；2-核心運(yùn)算單元，2. 1-第一單片機(jī)，2. 2-第二單片機(jī)，2. 3-共享存儲(chǔ)器；3-信號(hào)輸入及處理單元，3. 1-模擬量輸入硬件濾波回路，3. 2-模擬量輸入通道，3. 3-硬中斷輸入點(diǎn)，3. 4-開關(guān)量輸入點(diǎn)；4-通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，4. 1-協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊；5-柴油機(jī)；6-上位機(jī)；7-液晶顯示屏。
具體實(shí)施方式如附圖1所示一種柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，它有一個(gè)核心運(yùn)算單元2、信號(hào)輸出單元1、信號(hào)輸入及處理單元3以及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元4，上述硬件電路除通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元4外均集成在一塊PCB板上，并且用金屬外殼對(duì)PCB板進(jìn)行封裝；所述的核心運(yùn)算單元2有一個(gè)雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)其中一個(gè)為第一單片機(jī)2. 1，另一個(gè)為第二單片機(jī)2.2，核心運(yùn)算單元2還有一個(gè)共享存儲(chǔ)器2. 3 ;第一單片機(jī)2. 1通過一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊4. 1與柴油機(jī)5自帶控制器聯(lián)接，用于讀取柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，將柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)取至柴油機(jī)水
4泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置中；第一單片機(jī)2. 1還與上位機(jī)6聯(lián)接，用于上傳機(jī)組運(yùn)行信息并接收上位機(jī)的控制指令；第一單片機(jī)2. l還與液晶顯示器7聯(lián)接，用于將機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示；第一單片機(jī)2. 1與第二單片機(jī)2. 2聯(lián)接；所述的信號(hào)輸入及處理單元(3)包括與第二單片機(jī)(2. 2)分別聯(lián)接的模擬量輸入硬件濾波回路(3. 1)、硬中斷輸入點(diǎn)(3.3)、開關(guān)量輸入點(diǎn)(3.4);模擬量輸入硬件濾波回路(3. 1)還與模擬量輸入通道(3. 2)聯(lián)接；第一單片機(jī)2. 1和第二單片機(jī)2. 2是采用C8051F020單片機(jī)，該型單片機(jī)具有較高的性價(jià)比，速度最快可以達(dá)到25MIPS并且內(nèi)置12位ADC，64K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器。共享存儲(chǔ)器采用鐵電公司(Ramtron)的FM31系列產(chǎn)品。所述的第二單片機(jī)2. 2與信號(hào)輸入及處理單元3以及信號(hào)輸出單元1聯(lián)接，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理和采樣，按工藝要求對(duì)機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行控制，對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中的故障情況進(jìn)行診斷及保護(hù)，以及輸出控制信號(hào)。協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊4. 1是采用麗E-CAN100協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，它是一款高速度、高性能、電源信號(hào)雙隔離、內(nèi)建CAN協(xié)議解釋微處理器的產(chǎn)品，它可將RS-232/RS-485/RS-422配置的系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便可以在CAN控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)下工作。所述的第一單片機(jī)2. l及第二單片機(jī)2.2均與共享存儲(chǔ)器2. 3聯(lián)接，同時(shí)，第一單片機(jī)2. 1與第二單片機(jī)2. 2以握手線聯(lián)接，用于得到簡易高效的硬件通信電路，提高交換信息的速率和可靠性。所述的核心運(yùn)算單元2其中的第二單片機(jī)(2. 2)是包括集成了柴油機(jī)超速保護(hù)功能的單片機(jī)。單片機(jī)2. 1和單片機(jī)2. 2是采用了比較器來提高單片機(jī)ADC的性能的單片機(jī)，同時(shí)還在ADC前增加可編程濾波芯片，使進(jìn)入ADC的信號(hào)更接近真實(shí)的值。 本實(shí)用新型由于采用雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)并合理劃分各單片機(jī)所擔(dān)負(fù)的功能，大大提高了本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，提高了本實(shí)用新型的工作可靠性。本實(shí)用新型在運(yùn)行過程中與柴油機(jī)自帶控制器實(shí)時(shí)進(jìn)行通訊，并將相關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示，對(duì)一些重要的狀態(tài)參數(shù)參與到控制中去，提高了控制的精確性。
權(quán)利要求一種柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其特征在于，它包括核心運(yùn)算單元(2)、信號(hào)輸出單元(1)、信號(hào)輸入及處理單元(3)以及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元(4)；所述的核心運(yùn)算單元(2)包括一個(gè)雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)其中一個(gè)為第一單片機(jī)(2.1)，另一個(gè)為第二單片機(jī)(2.2)，核心運(yùn)算單元(2)還有一個(gè)共享存儲(chǔ)器(2.3)；第一單片機(jī)(2.1)通過一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊(4.1)與柴油機(jī)(5)自帶控制器聯(lián)接，用于讀取柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；第一單片機(jī)(2.1)還與上位機(jī)(6)聯(lián)接，用于上傳機(jī)組運(yùn)行信息并接收上位機(jī)的控制指令；第一單片機(jī)(2.1)還與液晶顯示器(7)聯(lián)接，用于將機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示；第一單片機(jī)(2.1)與第二單片機(jī)(2.2)聯(lián)接；所述的信號(hào)輸入及處理單元(3)包括與第二單片機(jī)(2.2)分別聯(lián)接的模擬量輸入硬件濾波回路(3.1)、硬中斷輸入點(diǎn)(3.3)、開關(guān)量輸入點(diǎn)(3.4)；模擬量輸入硬件濾波回路(3.1)還與模擬量輸入通道(3.2)聯(lián)接。
2. 如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其特征在于，所述的第二單片機(jī)(2.2)與信號(hào)輸入及處理單元(3)以及信號(hào)輸出單元(1)聯(lián)接，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理和采樣，按工藝要求對(duì)機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行控制，對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中的故障情況進(jìn)行診斷及保護(hù)，以及輸出控制信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其特征在于，所述的第一單片機(jī)(2. 1)及第二單片機(jī)(2. 2)均與共享存儲(chǔ)器(2. 3)聯(lián)接，同時(shí)，第一單片機(jī)(2. 1)與第二單片機(jī)(2.2)以握手線聯(lián)接，用于得到簡易高效的硬件通信電路，提高交換信息的速率和可靠性。
4. 如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其特征在于，所述的核心運(yùn)算單元(2)其中的第二單片機(jī)(2. 2)是包括集成了柴油機(jī)超速保護(hù)功能的單片機(jī)。
5. 如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)(2. 1，2. 2)是采用了比較器來提高單片機(jī)ADC性能的單片機(jī)，同時(shí)還在ADC前增加可編程濾波芯片，用于使進(jìn)入ADC的信號(hào)更接近真實(shí)的值。
專利摘要本實(shí)用新型涉及柴油機(jī)水泵機(jī)組控制與保護(hù)裝置，它包括核心運(yùn)算單元、信號(hào)輸出單元、信號(hào)輸入及處理單元以及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元；所述的核心運(yùn)算單元包括一個(gè)雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，還有一個(gè)共享存儲(chǔ)器；第一單片機(jī)與柴油機(jī)、上位機(jī)、液晶顯示器聯(lián)接；第一單片機(jī)與第二單片機(jī)聯(lián)接；所述的信號(hào)輸入及處理單元包括模擬量輸入硬件濾波回路、硬中斷輸入點(diǎn)、開關(guān)量輸入點(diǎn)。本實(shí)用新型適用于應(yīng)急/消防柴油機(jī)水泵機(jī)組的控制與保護(hù)，特別適用于采用電噴柴油機(jī)的應(yīng)急/消防柴油機(jī)水泵機(jī)組，能全面提升控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確及時(shí)判斷、全面精確控制報(bào)警、及應(yīng)急處理等性能，降低成本，提高性價(jià)比，縮小體積；還具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02D29/04GK201461108SQ20092008595
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者夏煥錦, 梅映新, 沈明星, 肖先輝 申請(qǐng)人:武漢長海高新技術(shù)有限公司