船用中速柴油机机旁监测报警系统设计与实现

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随着柴油机向高速、高功率的方向发展,柴油机产生故障的可能性也随之增大。机旁监测报警系统可实现对柴油机运行工况的实时监控,对可能产生故障的安全隐患进行报警和适当干预,避免柴油机产生故障而造成重大事故。因此,研制具有自主知识产权的船舶柴油机机旁监测报警系统具有十分重要的意义与工程实际价值。主要研究内容和结论如下:1.总体分析了船用中速柴油机机旁监测报警系统。解析了整体系统结构,对BM模块、OB模块、MTP模块和MEG模块的功能进行了详细分析说明,设计了各模块间基于RS-485总线的通讯协议。2.细致描述了BM模块的软硬件设计。选择STM32系列32位单片机作为核心处理器,对BM模块周边硬件电路设计进行了说明,详细分析了在这种硬件组成下,以及实现BM模块复杂功能的软件结构。3.设计和开发了OB、MTP、MEG模块。基于操作和显示模块功能,选择XC800系列单片机为核心控制器,针对显示功能选择74HC595做光源驱动,设计硬件电路;对各模块编写软件程序,高效地完成自身按键、通讯和显示功能。4.拓展了中速柴油机机旁监测报警系统的瞬时转速故障诊断功能。研究了瞬时转速测量方法,在现有硬件基础上,设计了适合于瞬时转速测量方案,包括硬件配置和软件处理方法。5.完成了船舶柴油机机旁监测报警系统的试验验证。分别在NI虚拟测试平台和MAN B & W6L16/24型中速柴油机上对安全监测报警系统进行了功能性验证,结果表明:系统工作稳定可靠,抗干扰能力强,达到了国外进口的同类型监控设备水平,实现了柴油机安全、稳定、可靠运行。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第10-16页
    1.1 引言第10-11页
    1.2 柴油机监测系统发展与现状第11-13页
    1.3 课题研究的目的与意义第13-14页
    1.4 本文研究的主要内容第14-16页
第2章 机旁监测报警系统总体分析第16-25页
    2.1 系统总体结构分析第16-17页
    2.2 系统的模块功能第17-21页
        2.2.1 基本模块(BM)第17-19页
        2.2.2 操作模块(OB)第19-20页
        2.2.3 温度/压力显示模块(MTP)第20-21页
        2.2.4 排气温度显示模块(MEG)第21页
    2.3 系统通讯设计第21-24页
        2.3.1 基本通讯方式第21-22页
        2.3.2 通讯协议描述第22-24页
    2.4 本章小结第24-25页
第3章 基本模块设计分析第25-38页
    3.1 单片机选型依据第25-26页
    3.2 硬件电路第26-30页
        3.2.1 电源部分第26-28页
        3.2.2 温度测量电路第28页
        3.2.3 压力测量电路第28-29页
        3.2.4 运算放大电路第29页
        3.2.5 转速测量电路第29-30页
        3.2.6 数字量输入输出电路第30页
    3.3 软件结构第30-32页
    3.4 报警逻辑第32-36页
        3.4.1 开关量报警第32-34页
        3.4.2 参数越限报警第34-36页
    3.5 控制逻辑第36-37页
        3.5.1 起动控制第36页
        3.5.2 停车控制第36-37页
    3.6 本章小结第37-38页
第4章 操作和显示模块设计与开发第38-49页
    4.1 单片机选型依据第38-39页
    4.2 总体规划第39-40页
    4.3 硬件设计第40-44页
        4.3.1 电源部分第40-41页
        4.3.2 通讯部分第41-42页
        4.3.3 显示驱动部分第42页
        4.3.4 I/O扩展部分第42-43页
        4.3.5 看门狗部分第43-44页
    4.4 软件设计第44-48页
        4.4.1 软件开发流程第44-45页
        4.4.2 操作模块软件设计第45-47页
        4.4.3 显示模块程序设计第47-48页
    4.5 本章小结第48-49页
第5章 基于瞬时转速的故障可诊断性分析第49-55页
    5.1 瞬时转速的测量方法第49-51页
        5.1.1 高频计数法第50-51页
        5.1.2 高频时域采样法第51页
    5.2 单片机应用于瞬时转速的测量第51-53页
        5.2.1 硬件结构第52页
        5.2.2 软件流程第52-53页
    5.3 实现方式计划第53-54页
        5.3.1 硬件方案第53页
        5.3.2 软件处理第53-54页
    5.4 本章小结第54-55页
第6章 监测报警系统性能的试验验证第55-62页
    6.1 试验总体设计第55-56页
    6.2 虚拟测试平台试验第56-58页
        6.2.1 测试平台功能第56-57页
        6.2.2 测试平台试验第57-58页
    6.3 实机现场试验第58-61页
        6.3.1 试验现场第58-59页
        6.3.2 试验数据第59-61页
    6.4 本章小结第61-62页
第7章 结论与展望第62-64页
    7.1 结论第62页
    7.2 展望第62-64页
参考文献第64-67页
致谢第67-68页
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目第68页
论文购买
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