一-VISCOCHIEF燃油黏度控制系統(tǒng).課件

1、 項(xiàng)目十 機(jī)艙輔助控制系統(tǒng) Engine RoomSupplementaryControlledSystem任務(wù)四 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng) VISCOCHIEF Type Fuel Oil Viscosity Control System1系統(tǒng)特點(diǎn)2系統(tǒng)主要功能3測(cè)量單元4 VCU-160粘度控制器5控制系統(tǒng)管理要點(diǎn)6燃油供油單元的故障診斷與處理任務(wù)四 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)返回本章一、系統(tǒng)特點(diǎn)（1）粘度傳感器(Viscosity Sensor)EVT-10C和控制器VCU-160均用單片機(jī)取代了常規(guī)的變送器和調(diào)節(jié)器；（2）改進(jìn)后的溫度傳感器敏感性好、響應(yīng)速度快

2、，單片機(jī)式粘度傳感器測(cè)量精度高。同時(shí)又采用了粘度和溫度控制，大大提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制精度及穩(wěn)定性。（3）采用單片機(jī)控制，具有完善的自檢、控制、顯示和故障報(bào)警等功能，系統(tǒng)可靠性大為提高，并具有與上位機(jī)通訊的功能。VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)的組成控制箱VCU-160二、系統(tǒng)主要功能對(duì)燃油粘度或溫度進(jìn)行PI定值控制。系統(tǒng)既可以遙控，又可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制，必要時(shí)經(jīng)轉(zhuǎn)換也可手動(dòng)控制。數(shù)碼顯示器可以同時(shí)顯示燃油的粘度和溫度值，另外也可顯示參數(shù)設(shè)定值和故障種類。 可采用SHS蒸汽加熱裝置，也可采用EHS電加熱裝置或兩者兼用。 三、測(cè)量單元1、EVT-10C型粘度傳感器組成：測(cè)粘計(jì)和單片機(jī)式變送

3、器。 （1）測(cè)粘計(jì)作用：把燃油粘度的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化并送到單片機(jī)式變送器。主要部件：振動(dòng)桿1、動(dòng)力線圈2、永久磁鐵3、檢測(cè)線圈4、永久磁鐵5等。工作原理：流動(dòng)燃油的粘度對(duì)振動(dòng)桿的振動(dòng)幅度產(chǎn)生衰減。 振動(dòng)桿的強(qiáng)制振蕩由動(dòng)力線圈2和永久磁鐵3產(chǎn)生并保持，當(dāng)強(qiáng)制振蕩頻率等于自振頻率時(shí)，將發(fā)生共振，振動(dòng)桿的振蕩幅值達(dá)最大。 燃油的摩擦阻力將衰減振動(dòng)桿振蕩的幅值。燃油的粘度越高，振動(dòng)桿振蕩受到的衰減越大，桿的振蕩幅值越小。反之，粘度越低，衰減量越小，桿的振蕩幅值越大。 通過(guò)固定在振動(dòng)桿上的永久磁鐵5和在其上方的檢測(cè)線圈4測(cè)量振動(dòng)桿的振蕩幅值。檢測(cè)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下降量與振動(dòng)桿振蕩幅值的衰減量

4、成正比。 傳感器的校準(zhǔn)是在工廠里用三種不同粘度(10cSt，20cSt，50cSt) 專用高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)油樣進(jìn)行粘度值標(biāo)定的，檢測(cè)線圈檢測(cè)到的毫伏信號(hào)作為毫伏輸出曲線儲(chǔ)存在單片機(jī)中。EVT-10C型粘度傳感器EVT-20C型粘度傳感器第三代粘度傳感器EVT-10C型粘度傳感器 （2）單片機(jī)變送器采用Intel公司MCS-5l系列單片機(jī)80C31。測(cè)量線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)放大后送入精密U/F轉(zhuǎn)換器LM231，LM231輸出的脈沖信號(hào)頻率與輸入電壓嚴(yán)格成比例（LM231起到A/D轉(zhuǎn)換器的作用）。該脈沖信號(hào)送往80C31內(nèi)部的定時(shí)器T0 ，記錄單位時(shí)間脈沖數(shù)，其數(shù)值反映燃油粘度的實(shí)際值。80C31把表示粘

5、度值的數(shù)字量送入D/A轉(zhuǎn)換器（AD7543BD）轉(zhuǎn)換成電壓模擬量，經(jīng)U/I變換電路轉(zhuǎn)換成420mA電流輸出，其對(duì)應(yīng)的粘度測(cè)量范圍是050cSt。單片機(jī)變送器的電路原理圖2、PT100型溫度傳感器電阻值隨溫度升高而增大，且在檢測(cè)范圍內(nèi) 兩者之間保持良好線性關(guān)系，利用電橋電路 把電阻值變化轉(zhuǎn)換成與檢測(cè)溫度成比例的電 壓信號(hào)。采用“三線制”接法。結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)： 檢測(cè)元件直接插入被檢測(cè)介質(zhì)中，不用殼體防護(hù)，以避免熱電阻與殼體之間的空氣影響傳熱速度。 采用了特殊的彈簧囊結(jié)構(gòu)，防止更換或檢修傳感器時(shí)介質(zhì)外逸。慣性很小，能及時(shí)感受燃油溫度的變化。 四、VCU-160粘度控制器功能：同時(shí)監(jiān)視、控制、顯示燃油溫

6、度和粘度。組成：采用單片機(jī)8031，主要由PI溫度調(diào)節(jié)器和PI粘度調(diào)節(jié)器組成。輸入信號(hào)：來(lái)自于EVT-10C粘度傳感器和PT l00溫度傳感器。輸出控制信號(hào)：送到蒸汽加熱裝置的蒸汽調(diào)節(jié)閥或電加熱裝置的接觸器。VCU-160粘度控制器 1、控制方式和過(guò)程控制方式：（1）DO溫度定值控制；（2）HFO溫度或粘度定值控制；（3）手動(dòng)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥。在DO和HFO的升溫過(guò)程中，均有溫度程序控制。作用規(guī)律：PI控制（由單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)） （1）控制方式選擇開(kāi)關(guān)從“OFF”位置轉(zhuǎn)到“DO”位置(溫度控制) 系統(tǒng)對(duì)柴油進(jìn)行加熱，溫度升高的速率是按事先設(shè)定的規(guī)律進(jìn)行程序控制的。 當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的DO控制溫度以下

7、3之內(nèi)時(shí)，加溫過(guò)程的程序控制結(jié)束，自動(dòng)轉(zhuǎn)入溫度定值控制，此時(shí)DO指示燈亮，粘度警報(bào)被自動(dòng)關(guān)掉。 （2）從“OFF”或“DO”位置轉(zhuǎn)到“HFO”位置 (粘度控制) 控制過(guò)程： OFFHFO或DOHFO 燃油程序加溫，當(dāng)HFO的溫度達(dá)到Ts3時(shí)， 進(jìn)入粘度定值控制。此時(shí)，DO指示燈熄滅， HFO指示燈亮。 穩(wěn)定后，改為粘度/溫度定值控制。 OFFHFO或DOHFO控制過(guò)程的說(shuō)明 當(dāng)粘度給定值與粘度測(cè)量值間的絕對(duì)偏差在0.5cSt以內(nèi)時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器開(kāi)始以粘度設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)溫度作為溫度給定值，對(duì)HFO進(jìn)行溫度定值控制，只要粘度的絕對(duì)偏差值在0.5cSt以內(nèi)，就始終維持溫度定值控制。當(dāng)粘度絕對(duì)偏差值

8、超過(guò)0.5cSt時(shí)，粘度調(diào)節(jié)器開(kāi)始工作，實(shí)行粘度定值控制。當(dāng)粘度絕對(duì)偏差恢復(fù)到0.5cSt以內(nèi)時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器又以此時(shí)粘度所對(duì)應(yīng)的溫度為給定值進(jìn)行溫度定值控制。達(dá)0.5cSt，粘度調(diào)節(jié)器開(kāi)始工作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)改為按粘度調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)動(dòng)作，使粘度逐漸向給定值方向恢復(fù) 。 當(dāng)時(shí)間剛過(guò)T2時(shí)，實(shí)際粘度回到12.5cSt以下，這時(shí)的燃油溫度為154，溫度調(diào)節(jié)器又以154為溫度給定值進(jìn)行溫度定值控制。 此后，只要粘度的絕對(duì)偏差不超過(guò)0.5cSt，就一直保持在這個(gè)溫度上進(jìn)行溫度定值控制，若絕對(duì)偏差超過(guò)0.5cSt，系統(tǒng)將重復(fù)上述動(dòng)作過(guò)程。燃油粘度的給定值為12cSt 燃油實(shí)際粘度達(dá)到12cSt時(shí)的溫度是150

9、，此時(shí)應(yīng)為溫度定值控制。在T1時(shí)，實(shí)際粘度變化到12.5cSt，粘度偏差已（3）從“HFO”位置轉(zhuǎn)到“DO”或“OFF”位置控制過(guò)程： HFO DO 粘度定值控制，燃油降溫，當(dāng)DO降至設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入溫度定值控制。 DO指示燈亮， HFO指示燈熄滅。說(shuō)明： 此一階段，控制器采用粘度定值控制方式，通過(guò)減小對(duì)燃油的加熱強(qiáng)度來(lái)保持粘度值不變。當(dāng)溫度下降到DO溫度設(shè)定值時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器自動(dòng)開(kāi)始溫度控制。VCU-160粘度控制器2、控制板電路（1）模擬量輸入電路（2）開(kāi)關(guān)量輸入電路（3）輸出電路（4）顯示電路返回本節(jié)（1）模擬量輸入電路模擬量輸入電路輸入信號(hào)來(lái)自EVT-10C粘度傳感器和PTl00溫度傳感器

10、（分別是毫安電流和毫伏電壓信號(hào)），各自經(jīng)數(shù)據(jù)放大器放大后送入8位多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)DG508。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的作用是在某一時(shí)刻只能選擇一個(gè)通道的信號(hào)輸入，這一功能是由多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的地址譯碼器實(shí)現(xiàn)的，地址信號(hào)來(lái)自可編程并行接口8255。本系統(tǒng)中，8031單向地從8255接口輸出信息且不采用中斷方式，所以用控制字將8255的PA、PB和PC三個(gè)端口均置成工作方式0輸出，這時(shí)控制寄存器的內(nèi)容應(yīng)該是80H。8031 P0口的P0.1和P0.0兩個(gè)引腳通過(guò)鎖存器LS373與8255芯片的地址線A1和A0相連，P0.1和P0.0為00、01、10和11分別選定8255的PA、PB、PC和控制字寄存器。8031

11、 P2口的P2.3P2.6通過(guò)LSl39接到8255的片選端。LSl39為雙2線一4線地址譯碼器，當(dāng)P2.3和P2.4輸出為00時(shí)，輸出端12為低電平，8255被選通。地址譯碼器的另一組譯碼4用于選通外部存貯器。模擬量輸入電路8255的PA口主要用于選擇輸入通道和輸出控制信號(hào)，PB、PC口被用于8031數(shù)據(jù)總線(P0口)和數(shù)碼顯示器及發(fā)光二極管之間的連接。由上述可知，8031可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線，經(jīng)8255的PA口選擇DG508的一路輸入接通。被選通的一路送入精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331，它的輸出是頻率，即與所加輸入電壓嚴(yán)格成正比的一串脈沖信號(hào)，然后送入8031的定時(shí)器計(jì)數(shù)器，8031將脈沖信號(hào)

12、轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度或粘度值，為控制和顯示所用。模擬量輸入電路LS139雙二線地址譯碼器（2）開(kāi)關(guān)量輸入電路（2）開(kāi)關(guān)量輸入電路開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的三種輸入方式 控制方式選擇開(kāi)關(guān)通過(guò)電壓比較器LM339送入8031，其中， X6：4端為手動(dòng)控制方式輸入端； X6：5端為重油工作方式輸入端； X6：6端為柴油工作方式輸入端。 它們均接到各自比較器的同相端。 例如：當(dāng)工作方式選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到DO位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的X6：6端與20 V電源接通，電壓比較器A3立即翻轉(zhuǎn)為輸出高電平狀態(tài)，當(dāng)8031查詢到開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)P1口的P1.0端為高電平，即外部選擇DO工作方式，8031自動(dòng)轉(zhuǎn)入DO工作方式。開(kāi)關(guān)量輸入

13、信號(hào)的三種輸入方式調(diào)節(jié)閥限位開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入 通過(guò)輸入端X6：3和X3：2經(jīng)光電耦合器SFH610與8031相連。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)動(dòng)作到極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的極限開(kāi)關(guān)閉合，使與之對(duì)應(yīng)的光電耦合器的光電隔離管導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，8031在工作中查詢時(shí)，可檢測(cè)到各開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，從而給出相應(yīng)的控制輸出。按鈕信號(hào)輸入 作為參數(shù)整定和功能選擇用的帶機(jī)械防抖的按鈕開(kāi)關(guān)直接連到8031的P1口。按鈕PB1是功能選擇按鈕，用于找到要調(diào)整的對(duì)應(yīng)參數(shù)。表示參數(shù)種類的代碼顯示在數(shù)碼顯示器的左側(cè)，參數(shù)設(shè)定值顯示在右側(cè)。PB2和PB3分別是增加和減少設(shè)定參數(shù)值按鈕。（3）輸出控制電路控制電路主要是控制SHS蒸汽加熱裝置的調(diào)

14、節(jié)閥或EHS電加熱裝置的接觸器，以達(dá)到控制燃油溫度或粘度的目的。在本粘度控制系統(tǒng)中可以采用SHS蒸汽加熱裝置，也可選用EHS電加熱裝置或兩者結(jié)合起來(lái)使用。在三種不同配置中，除只選用EHS電加熱裝置時(shí)沒(méi)有手動(dòng)控制方式外均有DO、FO和手動(dòng)三種工作方式。輸出電路在EHS和SHS同時(shí)被采用時(shí)，系統(tǒng)剛投入使用期間用SHS蒸汽加熱裝置，由增加或減少信號(hào)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥。當(dāng)系統(tǒng)需要更高溫度且蒸汽調(diào)節(jié)閥已全開(kāi)時(shí)，VCU-160輸出控制信息使EHS電加熱裝置投入工作，以繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行在設(shè)定的參數(shù)上。當(dāng)加熱功率需要減少時(shí)，首先減少電加熱功率直至零后，如需再降低加熱功率則自動(dòng)關(guān)小蒸汽調(diào)節(jié)閥。 輸出電路單片機(jī)根據(jù)粘

15、度或溫度偏差，按比例積分作用規(guī)律輸出控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成一系列脈沖信號(hào)，經(jīng)8255接口(PA0PA3)和驅(qū)動(dòng)器ULN2803(1) 、光電隔離器MOC3031，去控制雙向晶閘管T2800D的導(dǎo)通角，進(jìn)而控制伺服電機(jī)。伺服電機(jī)帶動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)或控制電加熱裝置的接觸器控制燃油加熱量，從而達(dá)到維持系統(tǒng)溫度或粘度恒定的目的。X7:4、X7:5和X7:8去蒸汽調(diào)節(jié)閥；X7:6、X7:7和X7:8去燃油電加熱裝置電源控制箱。（4）報(bào)警與顯示電路1）報(bào)警電路本系統(tǒng)具有多種故障和參數(shù)越限報(bào)警功能，如：電源、PTl00信號(hào)、EVT-10C信號(hào)、高溫、低溫、高粘、低粘等。當(dāng)8031在檢測(cè)或查詢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，

16、通過(guò)8255接口PB0、PC3輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器LSl22轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，經(jīng)三極管放大電路驅(qū)動(dòng)繼電器X，使報(bào)警燈發(fā)出閃光信號(hào)、警報(bào)器發(fā)出斷續(xù)聲響報(bào)警。 2）面板顯示面板上A組三個(gè)數(shù)碼顯示器用來(lái)顯示控制過(guò)程溫度參數(shù)、警報(bào)種類或設(shè)定參數(shù)的代碼；B組三個(gè)數(shù)碼顯示器用來(lái)顯示控制過(guò)程粘度參數(shù)、觸發(fā)警報(bào)的現(xiàn)行參數(shù)值或參數(shù)設(shè)定值；C組兩個(gè)發(fā)光二極管可指示控制器被設(shè)定為是溫度還是粘度控制方式；D組兩個(gè)發(fā)光二極管用來(lái)指示系統(tǒng)中配置的加熱器是SHS蒸汽加熱裝置還是EHS電加熱裝置；E組兩個(gè)發(fā)光二極管用來(lái)指示系統(tǒng)當(dāng)前使用的是HFO還是DO。 3）顯示原理數(shù)碼顯示器是用七個(gè)筆劃段顯示數(shù)碼，每一個(gè)筆劃段為一個(gè)

17、發(fā)光二極管，共有七個(gè)筆劃段控制信號(hào)，同時(shí)還有一個(gè)公共接地端以控制所顯示的字形。當(dāng)某一筆劃段的控制信號(hào)為高電平且公共接地端接地時(shí)，則相應(yīng)的筆劃段才能發(fā)光。七個(gè)筆劃段用8031的P0口輸出的D7D0控制，其中D3用于控制報(bào)警，8031在送顯示編碼時(shí)D3位始終為“0”。數(shù)字和符號(hào)的顯示編碼3）顯示原理8031送出要顯示的信息是通過(guò)8255的PB、PC口實(shí)現(xiàn)的，要顯示的數(shù)字、符號(hào)的編碼由數(shù)據(jù)總線DB送至8255的PC口(PC3用于報(bào)警)，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器ULN 2803(2)供給驅(qū)動(dòng)電流，連到所有顯示器相應(yīng)的筆劃段。由于要顯示的字符編碼是同時(shí)連到所有顯示器的，所以要使某一個(gè)顯示器顯示出數(shù)碼，8031還必須

18、輸出一個(gè)數(shù)位控制字，8031是通過(guò)P0口、數(shù)據(jù)總線、8255 PB口的PB1PB7（其中PB7用于六個(gè)發(fā)光二極管）送出這一控制字的。 數(shù)位控制字 數(shù)位控制字由鎖存器（2981）鎖存，以選擇哪一個(gè)顯示器工作。例如；要在最右邊一位數(shù)碼顯示器DD6顯示一個(gè)數(shù)碼2，首先，8031要把這個(gè)數(shù)碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字符編碼B3H，再輸出給8255的PC端口，然后把控制這個(gè)顯示器的數(shù)位控制字BEH輸出給8255的PB端口。發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)，也是8031通過(guò)8255的PB、PC口實(shí)現(xiàn)的。8031把要顯示的信息轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)碼，然后通過(guò)P0口、數(shù)據(jù)總線DB送至8255的PC口(PC0PC2、PC4PC6) 。五、控制系統(tǒng)管理要點(diǎn)1）在系統(tǒng)投入工作之前，要先檢查燃油和加熱系統(tǒng)有沒(méi)有漏泄或損壞，各閥件是否開(kāi)關(guān)正確。把控制方式選擇開(kāi)關(guān)打到OFF位置，合上主電源（此時(shí)警報(bào)器將持續(xù)響10S，數(shù)碼顯示器上同時(shí)顯示“OFF”）。觀察實(shí)際測(cè)量值與設(shè)定值有無(wú)異常情況。一切正常后，起動(dòng)低壓燃油泵，然后將控制方式開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到DO或HFO位置進(jìn)行溫度或粘度定值控制，系統(tǒng)正式投入調(diào)節(jié)控制。2）EVT