用于测试PMI装置的主机模拟装置的制作方法

用于测试pmi装置的主机模拟装置
技术领域
1.本实用新型属于船舶监测技术领域，具体涉及一种用于测试pmi装置的主机模拟装置。


背景技术：

2.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
3.pmi是一套由man b&w公司开发的用于柴油机(包括二冲程和四冲程)热功性能参数测试和检验的系统，现在已发展到用电脑软件处理所有的检测数据，能准确计算出主机各缸的指示功率pi、最高燃烧压力pmax、压缩压力pcom、主机的总指示功率。该系统以图形和列表的形式显示出来，以指导对柴油机各个气缸性能的判断及各缸油泵齿条和vit齿条的调整，达到各缸功率的平衡，便于对柴油机运转工况的管理，确保柴油机始终处在最佳的工况下工作。由于船舶柴油机高温高压的工作特性使得pmi装置工况长期处于教恶劣的工况中，故障率居高不下，需要船舶工作人员时常需要对系统进行检查、保养，以确保pmi装置正常工作。由于pmi装置仅能在主机运行时进行参数测试和检验，难以在主机停车的情况下进行检查，给日常的检查、保养、维修带来了诸多不便。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于测试pmi装置的主机模拟装置。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于测试pmi装置的主机模拟装置，包括：
6.机械部分，所述机械部分包括步进电机、用于检测所述步进电机的转轴零位并发出第一检测信号的零位检测机构以及用于检测所述步进电机的旋转角度及旋转速度并发出第二检测信号的编码器；
7.电气控制部分，所述电气控制部分包括用于为所述步进电机提供相应电流使其运行的驱动器和用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号控制所述驱动器调整所述步进电机的转速与转角模拟船舶主机曲轴的工作角度与工作转速的plc；
8.数据通信放大部分，所述数据通信放大部分包括用于将所述第一检测信号和所述第二检测信号进行放大后发送至pmi装置的通信板。
9.本实用新型的一个实施例中，所述零位检测机构包括：
10.飞轮轴，所述飞轮轴的两端分别通过联轴器连接所述步进电机的转轴与所述编码器的转轴；
11.飞轮，所述飞轮同轴套设于所述飞轮轴的外侧，所述飞轮包括相对固定的第一飞轮部和第二飞轮部，所述第一飞轮部为绝缘材料，所述第二飞轮部为金属材料，所述第一飞
轮部具有外凸的第一弧形面，所述第二飞轮部具有外凸的第二弧形面，所述第一弧形面沿其弧长方向具有两第一端部，所述第二弧形面沿其弧长方向具有两第二端部，所述第一弧形面与所述第二弧形面相背设置且所述两第一端部分别与所述两第二端部对接后形成一圆柱外侧面，所述圆柱外侧面与所述飞轮轴设置；
12.金属探测杆，所述金属探测杆的一端沿所述圆柱外侧面的径向延伸，且所述金属探测杆间隔一定距离的正对所述圆柱外侧面。
13.本实用新型的一个实施例中，所述第一弧形面与所述第二弧形面均为半圆弧面。
14.本实用新型的一个实施例中，所述飞轮包括位于其轴向不同位置的第一圆柱部和第二圆柱部，所述第二圆柱部包括内外同轴套设的第三圆柱部和环形部，所述环形部包括位于其周向不同位置的第一扇环部和第二扇环部，所述第一圆柱部和所述第一扇环部为一体结构并且组成所述第一飞轮部，所述第三圆柱部和所述第二扇环部为一体结构并且组成所述第二飞轮部。
15.本实用新型的一个实施例中，所述第一飞轮部与所述飞轮轴为3d打印成型的一体结构。
16.本实用新型的一个实施例中，所述驱动器采用hst-884a驱动器。
17.本实用新型的一个实施例中，所述plc采用ykhmi触摸屏plc控制系统。
18.本实用新型的一个实施例中，所述通信板采用基于rs422的全双工串口通信板。
19.本实用新型的一个实施例中，所述机械部分还包括用于发热设备进行散热的风扇和用于对用电设备进行供电的电源。
20.本实用新型的一个实施例中，所述机械部分、所述电气控制部分以及所述数据通信放大部分均安装于一模拟装置壳体内，所述模拟装置壳体呈电脑主机壳体状，所述模拟装置壳体上设有用于与pmi装置连接的测试接口。
21.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
22.1)本实用新型公开的用于测试pmi装置的主机模拟装置，能在主机停车时模拟主机运行参数，不用专门启动主机，增加了船舶主机的使用寿命，减少事故发生的可能性；
23.2)本实用新型公开的用于测试pmi装置的主机模拟装置，由于主机运行时，船舶工作人员需要从事其他工作，难以分心从事pmi装置的检查、保养和维护，该实用新型可以使得船舶工作人员利用主机停车的空闲时间进行pmi装置的检查、保养和维护，减轻了船舶工作人员的工作负担。
24.3)本实用新型公开的用于测试pmi装置的主机模拟装置，通信选择rs422串口通信，rs-422与rs-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，在早期pc通信中比较常见,rs-422的最大传输距离为4000英尺，最大传输速率为10mb/s。该通信相较于rs232他有更优的抗噪性与更远的传输距离，相应的他也具有较高的稳定性。
附图说明
25.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
26.图1为主机模拟装置的主视图；
27.图2为主机模拟装置的侧视图；
28.图3为主机模拟装置的立体图；
29.图4为飞轮的结构示意图；
30.图5为主机模拟装置的工作原理方框图。
31.其中，11、步进电机；12、零位检测机构；121、飞轮轴；122、飞轮；1221、第一飞轮部；12211、第一弧形面；1222、第二飞轮部；12221、第二弧形面；123、金属探测杆；第一飞轮部；122、第二飞轮部；13、编码器；21、驱动器；22、控制器；31、通信板；4、模拟装置壳体。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
33.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供作为进一步改进说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、件和/或它们的组合。在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一件或元件，不能理解为对本公开的限制。本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
34.以下为用于说明本实用新型的一较佳实施例，但不用来限制本实用新型的范围。
35.实施例一
36.参见图1至图5，如其中的图例所示，一种用于测试pmi装置的主机模拟装置，包括：
37.机械部分，上述机械部分包括步进电机11、用于检测上述步进电机11的转轴零位并发出第一检测信号的零位检测机构12以及用于检测上述步进电机11的旋转角度及旋转速度并发出第二检测信号的编码器13；
38.电气控制部分，上述电气控制部分包括用于为上述步进电机11提供相应电流使其运行的驱动器21和用于根据上述第一检测信号和上述第二检测信号控制上述驱动器21调整上述步进电机11的转速与转角模拟船舶主机曲轴的工作角度与工作转速的plc22；
39.数据通信放大部分，上述数据通信放大部分包括用于将上述第一检测信号和上述第二检测信号进行放大后发送至pmi装置的通信板31。
40.pmi装置进行角度运算需要两组信号:飞轮转盘half置“1”高电平信号和另一half置0低电平信号，此信号作为主机一号缸活塞上止点位置信号。飞轮转盘齿轮脉冲数信号，360脉冲/圈。pmi装置接收两组信号，从接收到高电平那一时刻，开始计算齿轮脉冲数，pmi装置根据不同主机缸数量，进行内部参数设置，对齿轮数进行平均分配，由于是二冲程主机，曲轴仅需运转一圈即可完成一次循环。同时根据平均分配的齿轮数，pmi装置接收高速
脉冲数学运算即可算出主机各缸缸头所处位置。上述主机模拟装置主要模拟船舶主机运转的所产生的信号，通过步进电机驱动可以实现不同速度段高速脉冲信号。一般船舶主机转速范围为0-100转，属于低速主机，本模拟器完全可以满足此速度段信号模拟。利用光电检测装置将转速模拟器的转速与转角信号传输到编码器(增量型光电编码器)编译出来，最后通过通信电路连接pmi装置与pc端，将主要的测试数据输入至软件然后显示出来，用以pmi装置的日常检查、保养、维修。比如，船舶主机曲轴进行正常工作时，pmi装置获得第一检测数据，pmi装置进行日常检查或保养或维修后，将上述主机模拟装置连接pmi装置，上述主机模拟装置模拟船舶主机曲轴的工作角度与工作转速，pmi装置获得第二检测数据，如果第一检测数据与第二检测数据是相同的，则日常检查或保养或维修后的则pmi装置可以正常使用，如果第一检测数据与第二检测数据不同，则日常检查或保养或维修后的则pmi装置需要进一步返修。一方面，日常检查、保养、维修后的pmi装置不需要等到船舶主机开机时进行验证，在船舶主机停机时即可以进行验证，减轻了工作人员的劳动强度，另一方面，在船舶主机停机时进行验证，防止因pmi装置存在故障导致对船舶主机的不良影响。
41.本实用新型的一个实施例中，上述零位检测机构12包括：
42.飞轮轴121，上述飞轮轴121的两端分别通过联轴器连接上述步进电机11的转轴与上述编码器13的转轴；
43.飞轮122，上述飞轮122同轴套设于上述飞轮轴121的外侧，上述飞轮122包括相对固定的第一飞轮部1221和第二飞轮部1222，上述第一飞轮部1221为绝缘材料，上述第二飞轮部1222为金属材料，上述第一飞轮部1221具有外凸的第一弧形面12211，上述第二飞轮部12221具有外凸的第二弧形面1221，上述第一弧形面12211沿其弧长方向具有两第一端部，上述第二弧形面12221沿其弧长方向具有两第二端部，上述第一弧形面12211与上述第二弧形面12221相背设置且上述两第一端部分别与上述两第二端部对接后形成一圆柱外侧面，上述圆柱外侧面与上述飞轮轴121设置；
44.金属探测杆123，上述金属探测杆123的一端沿上述圆柱外侧面的径向延伸，且上述金属探测杆123间隔一定距离的正对上述圆柱外侧面。
45.上述金属探测杆为金属传感器，其可以不与目标物实际接触情况下检测靠近传感器金属目标物。电容式接近传感器由高频振荡器和放大器等组成，由传感器检测面与外界构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始处于振荡状态。当物体接近传感器检测面对，回路电容量发生变化，使高频振荡器振荡。振荡与停振这二种状态转换为电信号经放大器转化成二进制开关信号。
46.本实用新型的一个实施例中，上述第一弧形面12211与上述第二弧形面12221均为半圆弧面。上述飞轮旋转时，从金属探测杆探测到第二弧形面的第一个第二端部至金属探测杆探测到第二弧形面的第二个第二端部的过程中，飞轮旋转了180度。
47.本实用新型的一个实施例中，上述飞轮122包括位于其轴向不同位置的第一圆柱部和第二圆柱部，上述第二圆柱部包括内外同轴套设的第三圆柱部和环形部，上述环形部包括位于其周向不同位置的第一扇环部和第二扇环部，上述第一圆柱部和上述第一扇环部为一体结构并且组成上述第一飞轮部1221，上述第三圆柱部和上述第二扇环部为一体结构并且组成上述第二飞轮部1222。
48.本实用新型的一个实施例中，上述第一飞轮部1221与上述飞轮轴121为3d打印成
型的一体结构。通过cad制图后，再通过3d打印成型。
49.本实用新型的一个实施例中，上述驱动器21采用hst-884a驱动器。
50.本实用新型的一个实施例中，上述plc22采用ykhmi触摸屏plc控制系统。基于三菱的plc与驱动器连接，控制驱动器调整电机的转速与转角达到模拟主机曲轴的工作角度与转速。并且采集这一部分模拟信号反馈在plc的液晶控制屏上。
51.本实用新型的一个实施例中，上述通信板31采用基于rs422的全双工串口通信板。数据通信放大部分采用基于rs422的全双工串口通信板，通信板使用两个max488芯片并且辅助以其他工作电路将差分型号进行放大(传输距离可达15km)并且传输到pmi中实物设备。
52.本实用新型的一个实施例中，上述机械部分还包括用于发热设备进行散热的风扇(图中未示出)和用于对用电设备进行供电的电源(图中未示出)。
53.本实用新型的一个实施例中，上述机械部分、上述电气控制部分以及上述数据通信放大部分均安装于一模拟装置壳体4内，上述模拟装置壳体4呈电脑主机壳体状，上述模拟装置壳体4上设有测试接口。
54.生产完成后我们进行了大量的实验，将初次维修后的pmi装置进行测试，检验出了部分的修复失败的设备，最后我们将这些pmi装置进行反复返修最终通过平台检测后送至船上。运行大致3个月后发现故障率明显下降(如下表所示)。
[0055][0056]
以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不可完全脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，包括：机械部分，所述机械部分包括步进电机、用于检测所述步进电机的转轴零位并发出第一检测信号的零位检测机构以及用于检测所述步进电机的旋转角度及旋转速度并发出第二检测信号的编码器；电气控制部分，所述电气控制部分包括用于为所述步进电机提供相应电流使其运行的驱动器和用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号控制所述驱动器调整所述步进电机的转速与转角模拟船舶主机曲轴的工作角度与工作转速的plc；数据通信放大部分，所述数据通信放大部分包括用于将所述第一检测信号和所述第二检测信号进行放大后发送至pmi装置的通信板。2.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述零位检测机构包括：飞轮轴，所述飞轮轴的两端分别通过联轴器连接所述步进电机的转轴与所述编码器的转轴；飞轮，所述飞轮同轴套设于所述飞轮轴的外侧，所述飞轮包括相对固定的第一飞轮部和第二飞轮部，所述第一飞轮部为绝缘材料，所述第二飞轮部为金属材料，所述第一飞轮部具有外凸的第一弧形面，所述第二飞轮部具有外凸的第二弧形面，所述第一弧形面沿其弧长方向具有两第一端部，所述第二弧形面沿其弧长方向具有两第二端部，所述第一弧形面与所述第二弧形面相背设置且所述两第一端部分别与所述两第二端部对接后形成一圆柱外侧面，所述圆柱外侧面与所述飞轮轴设置；金属探测杆，所述金属探测杆的一端沿所述圆柱外侧面的径向延伸，且所述金属探测杆间隔一定距离的正对所述圆柱外侧面。3.根据权利要求2所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述第一弧形面与所述第二弧形面均为半圆弧面。4.根据权利要求2所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述飞轮包括位于其轴向不同位置的第一圆柱部和第二圆柱部，所述第二圆柱部包括内外同轴套设的第三圆柱部和环形部，所述环形部包括位于其周向不同位置的第一扇环部和第二扇环部，所述第一圆柱部和所述第一扇环部为一体结构并且组成所述第一飞轮部，所述第三圆柱部和所述第二扇环部为一体结构并且组成所述第二飞轮部。5.根据权利要求4所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述第一飞轮部与所述飞轮轴为3d打印成型的一体结构。6.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述驱动器采用hst-884a驱动器。7.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述plc采用ykhmi触摸屏plc控制系统。8.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述通信板采用基于rs422的全双工串口通信板。9.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述机械部分还包括用于发热设备进行散热的风扇和用于对用电设备进行供电的电源。10.根据权利要求1所述的用于测试pmi装置的主机模拟装置，其特征在于，所述机械部
分、所述电气控制部分以及所述数据通信放大部分均安装于一模拟装置壳体内，所述模拟装置壳体呈电脑主机壳体状，所述模拟装置壳体上设有用于与pmi装置连接的测试接口。

技术总结
本实用新型公开了一种用于测试PMI装置的主机模拟装置，包括机械部分、电气控制部分以及数据通信放大部分，机械部分包括步进电机、用于检测步进电机的转轴零位的零位检测机构以及用于检测步进电机位置的编码器；电气控制部分包括用于为步进电机提供相应电流使其运行的驱动器和用于根据控制驱动器调整步进电机的转速与转角模拟船舶主机曲轴的工作角度与工作转速的PLC；数据通信放大部分包括用于将信号进行放大后发送至PMI装置的通信板。本实用新型增加了船舶主机的使用寿命，减少事故发生的可能性；可以使得船舶工作人员利用主机停车的空闲时间进行PMI装置的检查、保养和维护，减轻了船舶工作人员的工作负担。减轻了船舶工作人员的工作负担。减轻了船舶工作人员的工作负担。


技术研发人员：解建东 李静 王峰 姚平进 李仕林 朱志政 朱艺立
受保护的技术使用者：上海远洋运输有限公司通信导航分公司
技术研发日：2022.06.27
技术公布日：2023/7/12