本發(fā)明涉及柴油機組控制裝置，具體為5000m3/h絞吸式挖泥船用柴油機組一鍵啟動控制裝置。

背景技術(shù)：
5000m3/h非自航絞吸式挖泥船使用德國道依茨可燃重油柴油機及其輔機（簡稱柴油機組）。兩臺原裝德國道依茨可燃重油柴油機，每臺功率為6590kW。柴油機組輔機設(shè)備包括：預(yù)潤滑泵、密封油泵、曲軸箱通風(fēng)機、高溫冷卻水泵、低溫冷卻水泵、海水泵、發(fā)電機冷卻泵、發(fā)電機通風(fēng)機進、黏度單元等。本船總裝機功率達到了15300kW，最大挖深達到了30m。對于柴油機組的控制傳統(tǒng)都是人工監(jiān)控，存在以下問題：柴油機組的工作狀況嚴(yán)重依賴于操作人員的經(jīng)驗知識；當(dāng)5000m3/h非自航絞吸式挖泥船的大功率柴油機及其船上設(shè)備運行時，機艙的工作環(huán)境溫度高，噪音大，完全不適于人工逐一手動操作各個設(shè)備。研制和開發(fā)非自航電動絞吸式挖泥船柴油機組一鍵啟動功能具有非常重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決5000m3/h絞吸式挖泥船用柴油機組采用人工監(jiān)控存在的問題，提供一種5000m3/h絞吸式挖泥船用柴油機組一鍵啟動控制裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：5000m3/h絞吸式挖泥船用柴油機組一鍵啟動控制裝置，包括西門子型號為MP377的15寸集控室觸摸屏，西門子S7-300機艙PLC控制單元，集控室觸摸屏上設(shè)置有“一鍵啟動”、“啟動”、“停止”、“急?！?個按鈕和進度指示條；機艙PLC控制單元包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊DI、三個模擬量輸入模塊（AI1、AI2、AI3）、計數(shù)模塊、數(shù)字量輸出模塊；數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用PROFIBUS-DP協(xié)議，集控室觸摸屏的DP端口通過DP總線與機艙PLC控制單元的CPU模塊的DP端口相連；機艙PLC控制單元的數(shù)字量輸入模塊DI的各輸入端分別與柴油機組故障信號即漏油箱故障、盤車閉鎖、勵磁故障、黏度單元故障、滑油分離機故障、滑油過濾器故障、重油分離單元故障、電氣事故跳閘，柴油機組按鈕開關(guān)即機艙控制柜停機按鈕、機艙控制柜急停按鈕，柴油機組狀態(tài)反饋信號即燒輕油信號反饋、燒重油信號反饋、高溫冷卻水泵運行狀態(tài)、低溫冷卻水泵運行狀態(tài)、海水泵運行狀態(tài)、預(yù)潤滑泵運行狀態(tài)、密封油泵運行狀態(tài)、曲軸箱通風(fēng)機運行狀態(tài)相連；機艙PLC控制單元的三個模擬量輸入模塊的輸入端分別與柴油機組傳感器信號即滑油壓力、控制空氣壓力、高溫水A排出機溫度、高溫水B排出機溫度、曲軸箱壓力、第1檔主軸瓦溫度、第2檔主軸瓦溫度、第3檔主軸瓦溫度、第4檔主軸瓦溫度、第5檔主軸瓦溫度、第6檔主軸瓦溫度、第7檔主軸瓦溫度、第8檔主軸瓦溫度、第9檔主軸瓦溫度相連；機艙PLC控制單元的計數(shù)模塊的輸入端與柴油機轉(zhuǎn)速傳感器相連；機艙PLC控制單元的數(shù)字量輸出模塊的各輸出端與繼電器線圈相連，各繼電器的觸點分別與柴油機組執(zhí)行機構(gòu)即啟動電磁閥、停止電磁閥、急停電磁閥、高溫冷卻水泵、低溫冷卻水泵、海水泵、發(fā)電機冷卻泵、發(fā)電機通風(fēng)機進、發(fā)電機通風(fēng)機出、預(yù)潤滑泵、密封油泵、曲軸箱通風(fēng)機、黏度單元輕油、黏度單元重油相連。柴油機及各個輔機的所有信號連接到機艙PLC控制單元。集控室觸摸屏上設(shè)有柴油機組“一鍵啟動”按鈕，“啟動”，“停止”，“急?！卑粹o，按鈕的狀態(tài)變量通過PROFIBUS-DP總線傳輸給機艙PLC控制單元。機艙PLC控制單元判斷柴油機組的信號狀態(tài)正常，在滿足啟動條件時，根據(jù)柴油機組的工況要求啟動柴油機輔機，進而在條件滿足時，啟動柴油機。使得柴油機組啟動并工作。根據(jù)5000m3/h非自航絞吸式挖泥船的工況要求，柴油機組的遠(yuǎn)程“一鍵啟動”要求為：1.盤車閉鎖開關(guān)解鎖狀態(tài)，或稱為盤車脫開；2.整個柴油機組系統(tǒng)無故障報警；3.燃油處理模塊已正常運行，并且處于輕油待機狀態(tài)；4.柴油機主機未運行（柴油機已經(jīng)運行時，按下啟動按鈕無效）5.急停電磁閥斷開；6.停機電磁閥斷開；7.啟動預(yù)滑油泵，預(yù)潤滑泵運行，獲得0.8bar以上滑油壓力；8.控制空氣壓力大于6bar；9.密封油泵運行；10.曲軸箱通風(fēng)機運行；11.高溫冷卻水泵運行；12.低溫冷卻水泵運行；13.海水泵運行；14.未按下停機按鈕；15.未按下急停按鈕。本發(fā)明所述的柴油機組一鍵啟動控制裝置，利用西門子觸摸屏與PLC實現(xiàn)，減少了控制元件的數(shù)量，提高了可靠性。使現(xiàn)場工作人員在集控室工作間完成對柴油機及其相關(guān)輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程一鍵啟動功能，使其安全可靠運行。并成功應(yīng)用于泰州市華夏機械制造有限公司制造的“華夏重工一號”5000m3/h非自航絞吸式挖泥船用柴油機組，適應(yīng)船用工作條件，實現(xiàn)柴油機（或機組）的安全可靠啟動，滿足用戶的實際需求，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為CPU模塊控制軟件的主程序流程圖；圖3為CPU模塊控制軟件的柴油機主機啟動子程序流程圖；圖4為CPU模塊控制軟件的故障統(tǒng)計子程序流程圖；圖5為CPU模塊控制軟件的輔機狀態(tài)統(tǒng)計子程序流程圖；圖6為CPU模塊控制軟件的調(diào)用柴油機主機狀態(tài)查詢子程序流程圖。具體實施方式5000m3/h絞吸式挖泥船用柴油機組一鍵啟動控制裝置，包括西門子型號為MP377的15寸集控室觸摸屏，西門子S7-300機艙PLC控制單元，集控室觸摸屏上設(shè)置有“一鍵啟動”、“啟動”、“停止”、“急?！?個按鈕和進度指示條；機艙PLC控制單元包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊DI、三個模擬量輸入模塊（AI1、AI2、AI3）、計數(shù)模塊、數(shù)字量輸出模塊；數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用PROFIBUS-DP協(xié)議，集控室觸摸屏的DP端口通過DP總線與機艙PLC控制單元的CPU模塊的DP端口相連；機艙PLC控制單元的數(shù)字量輸入模塊DI的各輸入端分別與柴油機組故障信號即漏油箱故障、盤車閉鎖、勵磁故障、黏度單元故障、滑油分離機故障、滑油過濾器故障、重油分離單元故障、電氣事故跳閘，柴油機組按鈕開關(guān)即機艙控制柜停機按鈕、機艙控制柜急停按鈕，柴油機組狀態(tài)反饋信號即燒輕油信號反饋、燒重油信號反饋、高溫冷卻水泵運行狀態(tài)、低溫冷卻水泵運行狀態(tài)、海水泵運行狀態(tài)、預(yù)潤滑泵運行狀態(tài)、密封油泵運行狀態(tài)、曲軸箱通風(fēng)機運行狀態(tài)相連；機艙PLC控制單元的三個模擬量輸入模塊的輸入端分別與柴油機組傳感器信號即滑油壓力、控制空氣壓力、高溫水A排出機溫度、高溫水B排出機溫度、曲軸箱壓力、第1檔主軸瓦溫度、第2檔主軸瓦溫度、第3檔主軸瓦溫度、第4檔主軸瓦溫度、第5檔主軸瓦溫度、第6檔主軸瓦溫度、第7檔主軸瓦溫度、第8檔主軸瓦溫度、第9檔主軸瓦溫度相連；機艙PLC控制單元的計數(shù)模塊的輸入端與柴油機轉(zhuǎn)速傳感器相連；機艙PLC控制單元的數(shù)字量輸出模塊的各輸出端與繼電器線圈相連，各繼電器的觸點分別與柴油機組執(zhí)行機構(gòu)即啟動電磁閥、停止電磁閥、急停電磁閥、高溫冷卻水泵、低溫冷卻水泵、海水泵、發(fā)電機冷卻泵、發(fā)電機通風(fēng)機進、發(fā)電機通風(fēng)機出、預(yù)潤滑泵、密封油泵、曲軸箱通風(fēng)機、黏度單元輕油、黏度單元重油相連。5000m3/h絞吸式挖泥船柴油機組“一鍵啟動”控制裝置選用西門子S7-300PLC、與15寸觸摸屏實現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用PROFIBUS-DP協(xié)議。集控室觸摸屏選用西門子15寸觸摸屏MP377，其上設(shè)置有“一鍵啟動”、“啟動”、“停止”、“急停”4個按鈕和進度指示條。“一鍵啟動”按下后，條件運行時，依次啟動柴油機輔機系統(tǒng)，進度指示條由每個指示塊組成，分別代表“一鍵啟動”條件，只有當(dāng)進度指示條全變?yōu)榫G色（不符合條件為白色）時，表示柴油機輔機已正常工作，具備柴油機主機啟動條件，按下“啟動”按鈕，柴油機啟動。此時完成柴油機組啟動工作?！巴Ｖ埂卑粹o用于遠(yuǎn)程停止柴油機組，“急停”用于在緊急情況下遠(yuǎn)程急停柴油機主機。機艙PLC控制單元由S7-300系列PLC組成：電源模塊為整個機架上的每個PLC模塊提供工作電源。CPU模塊為“一鍵啟動”功能實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息存儲、管理、控制算法實現(xiàn)、數(shù)據(jù)交換（其上的DP端口與觸摸屏DP端口通過通信總線連接）。數(shù)據(jù)交換量包括：觸摸屏上進度指示條每個指示塊關(guān)聯(lián)變量和4個按鈕關(guān)聯(lián)變量，具體結(jié)合算法流程圖說明。一個數(shù)字量輸入模塊（DI）采集柴油機組故障信號、運行狀態(tài)反饋信號、機艙控制柜上的停止和急停按鈕信號；信號形式為24V電平信號，高電平有效。一個模擬量輸入模塊（AI1）采集柴油機組的溫度和壓力信息，信號形式為4-20mA。兩個輸入模塊（AI2、AI3）采集柴油機主軸承的溫度信號，信號形式PT100熱電阻。AI模塊的通道端子通過線纜相應(yīng)的柴油機組傳感器連接。一個計數(shù)模塊（FM）連接到柴油機轉(zhuǎn)速傳感器，采集柴油機轉(zhuǎn)速。一個數(shù)字量輸出模塊（DO）為PLC的控制輸出，每個端子與繼電器線圈連接，繼電器觸點與相應(yīng)的柴油機主機與輔機控制執(zhí)行單元相連，實現(xiàn)柴油機組的控制。機艙PLC控制單元的CPU模塊的控制軟件包括主程序、柴油機主機啟動子程序、故障統(tǒng)計子程序、輔機狀態(tài)統(tǒng)計子程序以及調(diào)用柴油機主機狀態(tài)查詢子程序。主程序流程圖如圖2所示，其中圖3為柴油機主機啟動子程序流程圖，圖4為故障統(tǒng)計子程序流程圖，圖5為輔機狀態(tài)統(tǒng)計子程序流程圖，圖6為調(diào)用柴油機主機狀態(tài)查詢子程序流程圖。為方便表示規(guī)定：TP：表示集控室觸摸屏；TP-進度指示條：表示集控室觸摸屏上進度指示條，它由16個進度格組成。每個進度格的顏色由其相關(guān)變量值決定，為0顯示白色，表示此項條件不滿足，為1顯示綠色，表示此格條件滿足，只有所有的進度格全部為綠色時，柴油機組一鍵啟動條件滿足，流程圖中TP-進度指示條-4=1表示第四個進度格為綠色；PLC-DI-3：表示機艙PLC控制單元DI模塊第3通道信號，即勵磁故障。機艙PLC控制單元的CPU模塊控制軟件的主程序是由如下步驟實現(xiàn)的：1）開始→按下一鍵啟動按鈕（TP-一鍵啟動按鈕）→黏度單元輕油啟動（PLC-DO-13輸出）→預(yù)潤滑泵延時1秒啟動（PLC-DO-10輸出）→密封油泵延時10秒啟動（PLC-DO-11輸出）→曲軸箱通風(fēng)機延時20秒啟動（PLC-DO-12輸出）→高溫冷卻水泵延時30秒啟動（PLC-DO-4輸出）→低溫冷卻水泵延時40秒啟動（PLC-DO-5輸出）→海水泵延時50秒啟動（PLC-DO-6輸出）→發(fā)電機冷卻泵延時60秒啟動（PLC-DO-7輸出）→發(fā)電機通風(fēng)機進延時70秒啟動（PLC-DO-8輸出）→發(fā)電機通風(fēng)機出延時80秒啟動（PLC-DO-9輸出）→按下啟動按鈕（TP-啟動按鈕）→調(diào)用柴油機主機啟動程序→結(jié)束。機艙PLC控制單元的CPU模塊控制軟件的柴油機主機啟動子程序是由如下步驟實現(xiàn)的：開始→信號采集→調(diào)用故障統(tǒng)計子程序→判斷有無故障，如無結(jié)束，如有→進度指示條的第一指示塊變綠（TP-進度指示條－1＝1）→判斷滑油壓力是否大于0.8bar（PLC-AI1-1信號值）,如否則結(jié)束，如是→進度指示條的第十五指示塊變綠（TP-進度指示條－15＝1）→判斷控制空氣壓力是否大于6bar（PLC-AI1-2信號值），如否則結(jié)束，如是→進度指示條的第十六指示塊變綠（TP-進度指示條－16＝1）→調(diào)用輔機狀態(tài)統(tǒng)計程序→判斷輔機狀態(tài)標(biāo)志位是否等于7，如否則結(jié)束，如是→調(diào)用柴油機主機狀態(tài)查詢子程序→判斷主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位是否等于6，如否則結(jié)束，如是→啟動主機（PLC-DO-1輸出）→結(jié)束。機艙PLC控制單元的CPU模塊控制軟件的故障統(tǒng)計子程序是由如下步驟實現(xiàn)的：開始→故障計數(shù)器置零→判斷電氣事故跳閘是否有信號，如有則故障計數(shù)器加1或無→判斷柴油機轉(zhuǎn)速是否大于600rpm（PLC-FM-1?600rpm），如是故障計數(shù)器加1或否→曲軸箱壓力是否大于0.35bar（PLC-AI1-5大于0.35bar），如是故障計數(shù)器加1或否→滑油壓力是否小于0.8bar（PLC-AI1-5小于0.8bar），如是故障計數(shù)器加1或否→高溫水A排出機溫度是否大于95℃（PLC-AI1-3大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→高溫水B排出機溫度是否大于95℃（PLC-AI1-4大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦1溫度是否大于95℃（PLC-AI2-1大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦2溫度是否大于95℃（PLC-AI2-2大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦3溫度是否大于95℃（PLC-AI2-3大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦4溫度是否大于95℃（PLC-AI2-4大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦5溫度是否大于95℃（PLC-AI2-5大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦6溫度是否大于95℃（PLC-AI2-6大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦7溫度是否大于95℃（PLC-AI2-7大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦8溫度是否大于95℃（PLC-AI2-8大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→主軸瓦9溫度是否大于95℃（PLC-AI3-1大于95℃），如是故障計數(shù)器加1或否→結(jié)束。機艙PLC控制單元的CPU模塊控制軟件的輔機狀態(tài)統(tǒng)計子程序是由如下步驟實現(xiàn)的：開始→輔機狀態(tài)標(biāo)志位置零→輕油是否運行（PLC-DI-11有輸入），如是進度指示條的第2指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→預(yù)潤滑泵是否運行（PLC-DI-16信號值），如是進度指示條的第3指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→密封油泵是否運行（PLC-DI-17信號值），如是進度指示條的第4指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→曲軸箱通風(fēng)機是否運行（PLC-DI-18信號值），如是進度指示條的第5指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→高溫冷卻水泵是否運行（PLC-DI-13信號值），如是進度指示條的第6指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→低溫冷卻水泵是否運行（PLC-DI-14信號值），如是進度指示條的第7指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→海水泵是否運行（PLC-DI-15信號值），如是進度指示條的第8指示塊變綠且輔機狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→結(jié)束。機艙PLC控制單元的CPU模塊控制軟件的調(diào)用柴油機主機狀態(tài)查詢子程序是由如下步驟實現(xiàn)的：開始→主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位置零→盤車是否脫開（PLC-DI-2無輸入），如是進度指示條的第9指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→主機是否未運行（PLC-FM-1小于2rpm），如是進度指示條的第10指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→停機電磁閥是否斷開（PLC-DO-2無輸出），如是進度指示條的第11指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→急停電磁閥是否斷開（PLC-DO-3無輸出），如是進度指示條的第12指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→是否有停機請求（PLC-DI-9或TP-停機按鈕無輸入），如是進度指示條的第13指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→是否有急停請求（PLC-DI-10或TP-急停按鈕無輸入），如是進度指示條的第14指示塊變綠且主機啟動狀態(tài)標(biāo)志位加1或否→結(jié)束。