第四章 主机控制系统 4.1 概述 l 主机控制系统的组成 辅助设备传感器、执行器齿轮箱 车钟 监控盘 驾驶室 集控室 机舱 遥控装置安保装置 车钟 监控盘 测速装置 机旁操纵 遥操台 遥操台 外设传感器、执行器 齿轮箱 控制 发动机 监测1 发动机 控制 现场总线（冗余） 齿轮箱 遥操手柄 扩展 监控 接线箱机旁 操作 监控系统 记录与诊断 发动机 监测2 l 主机遥控系统的主要功能 n 逻辑程序控制 n 主机控油与调速 n 安全保护与应急操作 n 模拟测试（自检诊断） n 逻辑程序控制 u 停车时的换向逻辑 u 启动逻辑 u 重复启动逻辑 u 重启动逻辑 u 慢转启动逻辑 u 主机运行中换向逻辑 Ø 正常换向 Ø 应急换向 n 主机供油与调速 u 加/减速负荷控制 Ø 中速区－加/减速速率限制 Ø 高速区－热负荷限制 u 转速限制 Ø 临界转速避让 Ø 最低稳定转速控制 Ø 最大倒车速度限制 Ø 轮机长手动最高转速限制 u 转速与负荷控制－降低外部扰动影响 u负荷限制（燃油限制） Ø 启动供油量限制 Ø 转矩限制－供油量受转速限制 Ø 增压空气压力限制 Ø 最大供油量限制－持续最大供油量工作时间限制 Ø 螺旋桨特性限制 n 安全保护及应急操纵 u 主机故障自动降速及停车 u 机旁应急操纵 u 应急停车 u 应急运行/越控 n模拟测试/自检诊断 l 主机遥控系统分类 n 全气动式遥控系统 n 全电动式遥控系统 n 电－气式遥控系统 n 电－液式遥控系统 n 微机型遥控系统 4.2 主机遥控系统常用的气动阀件 一、逻辑元件 图 1、两位三通阀 2、三位四通阀 图 3、多路阀 图 图 4、双座止回阀 图 5、联动阀 图 －流向控制类阀 7 6 5 4 3 1 2 2 A 3 1 (b) (a) 两位三通阀结构原理及逻辑符号图 A 机械手动气动双气路电动 1 3 2 A 两位三通阀 止回阀逻辑符号图 (a) AB C (b) A B C (a) (b) 联动阀逻辑符号图 三位五通阀结构原理及逻辑符号图 6 5 7 AB P (a)(b) 1-阀体；2-左滑阀；3-弹簧；4-右滑阀；5-倒车信号；6-正车信号；7-连锁信号 ；A-正车换向口；B-倒车换向口；P-气源口 2 34 5 2 3 4 5 1616 ⅣⅢⅠⅡ 正车信号 倒车信号 多路阀结构原理图及逻辑符号图 6 5 4 2 3 1 IV：正车－倒车换向 1－2 5－6 0.7MPa气源 倒车车令 正车车令 正车换向倒车换向 车令输出 6 5 4 2 3 1 III：正车启动运行 5－6 0.7MPa气源 倒车车令 正车车令 正车换向 倒车换向 车令输出 6 5 4 2 3 1 0.7MPa气源 倒车车令 正车车令正车换向 倒车换向车令输出 6 5 4 2 3 1 I：倒车启动运行 4－6 0.7MPa气源 倒车车令 正车车令 正车换向 倒车换向车令输出 6 5 4 2 3 1 II：倒车－正车换向 1－3 4－6 0.7MPa气源 倒车车令 正车车令 正车换向倒车换向车令输出 正车→倒车 III 正车→倒车 IV 正车→倒车 I 倒车→正车 I 倒车→正车 II 倒车→正车 III l 组合逻辑阀件 二、时序元件 图 1、单向节流阀 2、分级延时阀图 3、速放阀 图 图 三、比例元件 1、比例阀 2、速度设定精密调压阀 图 －流量控制类阀 －压力控制类阀 21 3 (a) A B (b) 单向节流阀结构原理及逻辑符号图 (a) (b) 分级延时阀结构原理及逻辑符号图 AB (b) 速放阀结构原理及逻辑符号图 (a) 2 1 4 5 (a) (b) 比例阀结构原理及逻辑符号图 (b) ASAH P (c) 1-滚轮；2-顶锥；3-上滑阀；4-进排气球 阀；5-下滑阀；6-膜片；7、8、9-弹簧 ；10-调整螺钉；P-气源；B-输出口；C- 通大气端 转速设定精密调压阀结构原理及输出特性图 (a) l三、气动执行器 n单作用式汽缸 n双作用式汽缸 n三位置执行汽缸 n鞲鞴 4.3 起动逻辑回路 起动逻辑回路的基本功能： 当有开车指令时，能自动检查是否满足起动 的逻辑条件；当所有起动逻辑条件得到满足 ，能自动输出一个起动信号开启主起动阀， 对主机进行起动；当主机达到发火转速时， 能自动撤销起动信号，关闭主起动阀结束起 动，使主机在供油状态下运行。
一、主起动逻辑回路 1、起动准备逻辑条件 Ysc 2、起动鉴别逻辑 盘车机构脱开、起动阀处于自动位置、气动空气压力正 常、控制空气压力正常、…… 有正车或倒车车令 车令转向与凸轮轴位置一致 3、主起动逻辑回路图 TG PAP0 ES PSST F3ns MVP1TSTM IHCHIs CS YSCYSL YSO + 二、重复起动逻辑回路 1、时序逻辑控制方式 2、时序—转速逻辑控制方式 基本功能： 主机起动失败后进行再次起动 1、YsL=0时，A=B=C=1； T1d= T2d= TM=0 2、YsL=1时，Yso=1, 起动 T1d= T2d= TM=0 3、tT1d, T1d=1,A=0, Yso=0; T2d= TM=0 4、tT1d+T2d, T2d =1, C=0 T1d=0, A=1, C=1 Yso=1;起动 5、tT1d+T2d+T1d, T1d=1,A=0, Yso=0; 6、 tT1d+T2d+T1d+T2d, T2d =1, C=0, T1d=0, A=1, C=1, Yso=1;起动 7、tTm, B=0, Yso=0 Ysl=1时，Ns=1 1、YsL=0时，F3=Td=A=1； Yso=0； 2、YsL=1时，B=1,起动 3、nsn1, ns=0, Ysl=0, Td=0 4、 如没成功，当nTd, Td=1,起动 F3++； 5、F33,F3=0; TTm,一次起动失败 三、重起动逻辑回路 所谓重起动是指，在一些特殊条件下的起动过 程，目的在于保证起动的成功。
途径： 1）增加气动供油量 2）提高发火转速 1、重起动的逻辑条件 1）必须满足起动的逻辑条件，YSO为1，因为重起动 也是起动，因此，YSC、YSL必须均为1； 2）必须有应急起动指令IE（在发开车指令的同时， 按应急操纵按钮），或者有重复起动信号F（第一次 起动为正常起动，第二、三次起动为重起动），或者 有倒车车令IS（倒车起动性能不如正车）； 3）起动转速未达到重起动发火转速，nH = 1 重起动YSH的逻辑表达式为： YSH = YSO·nH（IE + IS + F） 2．重起动逻辑回路功能 遥控系统发出起动指令后，重起动逻辑回路要 能判别是否满足重起动逻辑条件，如果不满足，起 动逻辑回路发正常起动信号；若满足重起动逻辑条 件，则发重起动信号YSH；如果起动成功，要撤消 重起动信号，以备下次起动时重新判别是否满足重 起动逻辑条件 1、初始，R=0,S=1;Q=0; 2、起动，Ist=0,R=1，S=1 Q=0； 3、有重启动,S=0,R=1,Q=1 4、成功,Ns=0,R=0,Q=0 四、慢转起动逻辑回路 慢转起动是指，主机长时间停车后，再次 起动时要求主机慢慢转动一转到两转，然后再转 入正常起动。
这样能保证主机在起动过程中的安 全，同时对相对摩擦部件起到“布油”作用 1）起动前主机停车时间超过规定的时间； 2）没有应急取消慢转指令； 3）没有达到规定的转数或规定的慢转时间； 4）没有重起动信号； 5）满足起动的逻辑条件 1．慢转起动的逻辑条件 2、慢转起动逻辑回路的功能 慢转起动逻辑回路应该能够检测慢转逻辑条 件，若满足条件则形成慢转指令遥控系统送出 起动指令后，慢转起动逻辑回路要能判别是否已 形成慢转指令，若已形成慢转指令，则要进行慢 转起动，慢转起动成功后，自动转入正常起动， 否则直接进行正常起动 1、初始，R=0,S=1;Y’sld=0; 2、起动，Ist=0,R=1，S=1 Y’sld=0； 3、有慢启动,S=0,R=1, Y’sld=1 4、慢转过程中，S=1，R=1； Y’sld=1 5、成功,R1=1,R=0, Y’sld=0 3、实现慢转起动的控制方案 （1）控制主起动阀开度的方案 （2）采用主、辅起动的方案 控制主起动阀开度的慢转起动 采用主、辅起动阀控制的慢转起动 4.4 换向与制动逻辑回路 一、换向逻辑回路 当有开车指令时，根据车令和凸轮轴的实际位置，首先判 断是否换向，如需要，发出换向信号，换完向，自动取消换向信 号。
1、换向的逻辑条件 1）换向的鉴别逻辑 2）停油条件 3）转速条件 转速低于换向转速nR或应急换向转速nER 4）顶升机构抬起 Dup=1 换向的逻辑条件表达式 2、双凸轮换向的逻辑图 图3-3-1 RF CHCS + + + + + + YRS YRH Td VHVS GH YRT DO YRYR DUP nERnR CHRHIHISRSCS 图 3-3-1 双凸轮换向逻辑图 二、制动逻辑回路 制动是指主机在运行中换向完成后， 为使主机更快地停下来，以便进行反向起 动所采取的“刹车”措施 能耗制动是指，主机在运行中完成应急换向后，在 主机高于发火转速情况下所进行的一种制动常常是 在应急操纵的情况下进行其原理是保持主起动阀处 于关闭状态，让空气分配器投入工作，此时由于换向 已经完成，空气分配器是按与主机运转方向相反的顺 序打开个气缸起动阀，当某个气缸的气缸起动阀打开 时正好处在压缩冲程柴油机相当于一台压气机，快 速消耗柴油机运动部件的惯性能，使主机转速能以较 快的速度下降 1、能耗制动 1）制动的鉴别逻辑 2）换向已经完成 3）已经停油 4）转速高于发火转速 5）有应急操作指令 能耗制动的逻辑条件 YBRO＝ YRF ·YRT · YBL· ·IE ＝ （IHCH＋ISCS）·（IH· 十IS· ）· YRT · ·IE YBRO＝1时满足能耗制动逻辑条件，可进行能耗制动。
能耗制动的逻辑条件 这些条件应该是“与”的关系，其逻辑表达式为 2、强制制动 强制制动的原理是：在主机运行中将车令手柄扳至 反方向，当换向完成，且转速低于发火转速时，打开 空气分配器和主起动阀，使高压空气按照与主机运转 方向相反的顺序，即气缸处于压缩冲程时进入各个气 缸，起到强行阻止活塞向上运动的作用，进而迫使主 机减速 强制制动与能耗制动的不同点 1. 对于所有主机，只要在运行中换向完成后，都能进 行强制制动，而不必有应急操纵指令； 2. 只有主机低于发火转速时才能进行强制制动； 3. 空气分配器与主起动阀均投入工作，气缸在压缩冲 程进起动空气，强迫主机停止运行 1）制动的鉴别逻辑即车令与主机转向不一致， 即YBL为1 2）换向已经完成，YRF为1 3）满足停油条件，YRT为1 4）主机转速低于发火转速，nS为1 这些逻辑条件应该是“与”的关系，其逻辑表达式为 YBRF＝YBL·YRF ·YRT · nS YBRF ＝1时满足强制制动逻辑条件，可进行强制制动 由于换向完成信号YRF就是起动鉴别逻辑YSL，YRF ＝YSL 在强制制动逻辑条件中，我们强调了转速条件nS，实际上它是应 该满足起动准备逻辑条件的，即Ysc为1。
这样，强制制动逻辑表 达式可改写为 YBRF＝YBL·YRT ·YSL ·YSC 3、制动回路逻辑图 制动逻辑回路是由能耗制动和强制制动两部分组成的，故 制动逻辑回路的表达式为 YBR＝YBRD＋YBRF＝YBL·YRT ·YSL· · IE ＋YBL·YRT ·YSL·YSC 从强制制动的逻辑表达式可以看出，强制制动是在车令与 转向不一致且已停油的情况下进行。