舰船电控柴油机监控与安保系统设计方案（讨论稿）
（2012年5月28日）
1. 总则

— 满足对发动机动力性、经济性和排放性等各项性能指标的控制要求
— 对发动机工作过程实施监控，并提供安全保护机制
— 系统需满足CCS中国船级社对船用电子设备的各项要求
2. 系统组成
系统将集成发动机控制（ECU）、监控与安保（MAS）、远程监测（RMS）三大子系统，为用户提供全面的发动机控制、监测与安全保护和远程监测等功能。该系统采用基于总线的低耦合模块设计，保证各系统之间既协调有序工作，又互不影响，最大限度的保证各自功能独立，提高发动机工作的可靠性，舰船电控柴油机控制系统框架如图2.1所示。

 
3. 监测与安保（MAS）系统组成
监控与安保系统主要由监测系统控制单元（即机旁LOOP）和安全保护控制单元组成。各控制单元采用独立的MCU和供电电源（24DCV），控制单元之间采用总线CAN2.0B/J1939通讯协议进行信息互换，
监测与安保系统组成原理如图2.2所示。

 
4. 监测与安保（MAS）系统设计方案
舰船电控柴油机监控与安保（MAS）系统接口定义
序号 通道名称 测点 通道数 显示方式
安保系统控制单元接口定义
1.  磁电转速传感器（柴油机转速） 传感器 2 CAN送到监控仪
由安保通过CAN传到监控仪
2.  压力传感器（滑油进机压力） 传感器 3 CAN送到监控仪
3.  压力传感器（空气启动压力，中冷后增压空气进机压力） 传感器  CAN送到监控仪
4.  Cu温度传感器（淡水出机温度） 传感器 1 CAN送到监控仪
5.  Cu温度传感器（滑油进机压力） 传感器 1 CAN送到监控仪
6.  K分度热电偶温度传感器（6缸排气温度） 传感器 6 CAN送到监控仪
7.  中冷后增压空气进机温度   CAN送到监控仪
8.  开关量输入（0-24VDC）(是否从监控仪输入?) 物理开关 6 安装在监控仪面板上
9.  开关量输出（继电器,OMRON G5V-1A） SPDT 3 填料含直接输出
10.  报警输出（蜂鸣器）  1 安装在监控仪面板上
11.  CAN2.0B总线接口  2 
   
监控系统控制单元接口定义参数列表
序号 通道名称 测点 通道数 显示方式
1.  磁电转速传感器（柴油机转速） 传感器 2 图形+数字
2.  压力传感器（滑油进机压力） 传感器 3 图形+数字
3.  压力传感器（空气启动压力，中冷后增压空气进机压力） 传感器  数字
4.  Cu温度传感器（淡水出机温度） 传感器 1 图形+数字
5.  Cu温度传感器（滑油进机压力） 传感器 1 数字
6.  K分度热电偶温度传感器（6缸排气温度） 传感器 6 图形+数字
7.  中冷后增压空气进机温度   数字
8.  开关量输入（0-24VDC） 物理开关 4 安装在面板上
9.  开关量输出（继电器,OMRON G5V-1A） SPDT 3 填料含直接输出
10.  报警输出（蜂鸣器）  1 安装在面板上
11.  CAN2.0B总线接口  2 

5. 软件功能
5.1发生故障时实现声光报警
逻辑：安保系统和ECU测量值只要有一个大于临界值，则需要报警！（或的关系）对于所有报警都是一样的。

1) 淡水出机温高≥88℃时，ECU给出报警信号，由监控与安保（MAS）系统实现报警，并由安保（MAS）系统实现传感器故障诊断（即ECU信号和安保采集的信号冗余故障诊断）；
2) 机油进机压力≤0.20MPa时，ECU给出低压报警信号，由监控与安保（MAS）系统实现报警，并由安保（MAS）系统实现传感器故障诊断（即ECU信号和安保采集的信号冗余故障诊断）；
3) 机油进机压力≤0.15MPa时，ECU给出报警信号，实现停车；安保（MAS）系统实现传 感器故障诊断（即ECU信号和安保采集的信号冗余故障诊断），
4) 柴油机转速超过1150r/min时，ECU给出报警信号，监控与安保（MAS）系统实现报警（即ECU信号和安保采集的信号冗余故障诊断）；
5) 柴油机转速超过1200r/min时，ECU给出信号，关闭断油电磁阀，实现停车。安保（MAS）系统实现传感器故障诊断（即ECU信号和安保采集的信号冗余故障诊断）；
5.2按钮控制功能
6) 监测与安保（MAS）系统仪面板有起动电源开关，起动后，ECU，监控与安保（MAS）系统单元通电；
7) 自检按钮，柴油机起动前自检各线路是否有故障；
8) 柴油机起动按钮，控制柴油机起动；
9) 停车按钮，控制柴油机正常停车；（关闭油泵电磁阀）
10) 紧急停车按钮，控制柴油机非正常停车；（关闭油路上的电磁阀）
11) 升降速控制按钮，控制柴油机转速（由触摸屏车钟控制，通过CAN总线发送给ECU档位信息）；
12) 复位按钮，除柴油机运行时间，其余显示回零；
13) 消音按钮，故障消除前消除报警声；
14) 监测与安保（MAS）系统设置机旁和远程控制切换开关；
5.3柴油机控制：（此项都是针对安保和监控系统的，需要安保和监控系统实现）
15) 柴油机运行时间累计功能，由ECU发送给监控与安保（MAS）系统显示；
16) 通过CAN总线实现ECU与监控与安保（MAS）系统的数据共享；
17) 柴油机起动时，由监控与安保（MAS）系统提供24V开关信号，ECU控制起动空气电磁阀实现柴油机起动；起动过程中，柴油机转速小于250r/min时，不报警，不停机；从起动开始8秒内所有压力参数不报警，不停机；
18) 柴油机停机：正常停车由监控与安保（MAS）系统给出24V开关和总线信号，ECU关闭电磁阀实现断油停车；
19) 柴油机紧急停车功能，柴油机紧急停车时，由监控与安保（MAS）系统给出24V开关信号直接关闭断油电磁阀，实现停车；
6.  软件设计
6.1 LCD界面设计
软件交互界面基于10.4”彩色液晶显示器平台，包括数据数据常显区，可切换显示区和状态显示栏等三部分，如图6.1所示。（在可切换显示区常显栏，增加故障诊断页面，显示不少于3个的故障源，8个故障变量）

  
 
6.2 LCD界面设计
监测与安保（MAS）系统集成于体，由监控与安保（MAS）系统控制箱上按钮进行人机交互操作。各功能开关说明如下：

“电源 开关”—— 自锁钥匙电源开关
“机旁/远程”—— 机房和遥控切换开关（自锁物理按键）
“起动 开关”—— 发动机起动/停机开关（自锁物理按键）
“停机 开关”—— 停机开关（自锁物理按键）
“紧急 停机”—— 发动机紧急停机开关（自锁物理按键）
“ECU  电源”—— ECU电源开关（自锁物理按键）；
“监控 复位”—— 监控复位开关（自复位物理按键）；
“安保 电源”—— 安保电源开关自锁物理按键）；
请提供控制箱的外形图及按钮尺寸说明。
监控系统单元，安保（MAS）系统电源与ECU电源开关各自独立，24V直流供电。发动机正常工作时，监控系统单元意外掉电或死机并不会影响ECU工作。“停机”键向ECU提供停机信号，由ECU主动实施停机，“紧急停机”是在ECU失效后，发动机失控条件下的紧急停机操作，该按键将切断ECU电源和供油电磁阀电源，实施强制停机。
 
7. 通信协议
    舰船电控柴油机LOP报文(2012-5-28)
EFL：18FEEF00
 Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5-6 Byte7 Byte8
参数    发动机油压   
分辨率    4 kPa／位递增，从0 kPa 开始计算   
偏移量    0   
数据范围    0到＋1000kPa   
SPN    100   

IC：18FEF600
 Byte 1 Byte 2  Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6-7 Byte 8
参数   增压器压力  进气歧管1温度      
分辨率  2kPa/位 1℃/位       
偏移量   0  -40℃       
数据范围  0—500kPa  -40—210℃       
SPN   102  105       

EEC1：0CF00400
 Byte 1  Byte 2  Byte 3  Byte 4-5  Byte 6 Byte 7 Byte 8
参数     发动机转速    
分辨率     0.125 rpm/位   
偏移量     0    
数据范围     0—8000    
SPN     190    
 

EEC2：0CF00300
 Byte 1  Byte 2  Byte 3  Byte 4-8
参数  加速踏板状态  加速踏板位置   
分辨率   0.4%/位   
偏移量    0   
数据范围   0—100%   
SPN    91    

AMB：18FEF500
 Byte 1  Byte 2-3 Byte 4-5 Byte 6 Byte 7-8
参数  大气压力   大气温度 进气温度 
分辨率 0.5kPa/位  0.03125℃/位  1℃/位 
偏移量  0  -273℃  -40  
数据范围 0—125kPa  -273—1735℃  -40—210℃ 
SPN 108  171  172  

VEP：18FEF700
 Byte 1 Byte 2  Byte 3-4 Byte 5-6 Byte 7-8
参数        蓄电池电压
分辨率       0.05V/位
偏移量        0
数据范围       0—3212V
SPN         158

ET1：18FEEE00
  Byte 1 Byte 2 Byte 3-4 Byte 5-6 Byte 7-8
参数  淡水出机温度 燃油温度  机油温度   
分辨率 1℃/bit  1℃/bit  0．03125   
偏移量  -40  -40  -273   
数据范围 -40—210℃  -40—210℃  -273-1735   
SPN  110  174  175   

LOPMsg1:18FF3300
  Byte 1-2 Byte 3-4 Byte 5-6 Byte 7-8 
参数  中冷后空气温度  中冷后空气压力 排气管总排温1  排气总管2 
分辨率 1℃/bit  1kpa/bit  0．03125  0．03125 
偏移量  -40  0 -273  -273 
数据范围      
SPN       

LOPMsg2:18FF3400
  Byte 1-2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6 Byte 7 Byte 8
参数  发动机工作时间 发动机状态 控制切换状态 检查连杆螺栓力矩时间 越控开关状态 风浪开关状态 
分辨率 1s/bit        
偏移量  0       
数据范围        
SPN