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摘要：本文主要介绍瓦锡兰主机控制系统的组成，各个组成部分的主要功能，以及在主机实际使用过程中的真实案例分析及故障处理。
关键词： 瓦锡兰主机;控制系统;速度控制;调速;WECS-7000
1引言
随着船舶自动化程度的不断提高，新建船舶的主要设备都配置了比较先进的自动控制系统，那么了解船舶的动力核心—主机及其控制系统则显得尤为重要。中交上海航道局新海凤轮的主机使用的是瓦锡兰柴油机，此主机控制系统采用的是WECS-7000控制系统。WECS-7000是一套集柴油机监测，控制和安全保护功能于一身的自动化控制系统。下面就简单介绍一下WECS-7000控制系统的基本组成及其主要功能以及实际使用过程中的问题。
2瓦锡兰主机控制系统WECS-7000的组成
瓦锡兰主机控制系统WECS-7000主要由信号采集单元，处理单元，显示单元，通讯单元及执行机构等部分组成。主机上所有的传感器都与主控模块MCM700，数据采集模块CCM-10和FE&TC Acquisition Moudle，继电器模块Relay Module，或者机侧显示屏Local Display Unit相连接。此控制系统与外部系统的接线都在中间接线箱Junction box内连接。接线箱内还装有WECS系统的电源模块和提供WECS系统输入/输出信号的电气隔离模块。具体各个部分的联系如下图：
WECS-7000系统中的模块及主要功能如下：
主控模块MCM700：主要负责执行主机的安全保护;
数据采集模块CCM-10：主要采集与主机气缸有关的参数;
数据采集模块FE&TC Acquisition Moudle：主要采集与主机涡轮增压器有关的参数;
继电器模块Relay Module：主要功能包括主机转速的安全备用，主机滑油压力，主机高温水温度，主机高温水压力的显示以及主机应急停车等;
通讯模块CAN-Repeater：主要用于主机维护调试等的通讯;
机侧显示屏Local Display Unit：主要用于显示主机的各项参数及安保报警记录等;
机侧控制板Local Contol Unit：主要用于主机机侧启动，停车，冲车及复位等;
系统对所有安装在发动机上的传感器信号都单独地进行测量和处理。对于除了安全系统后备传感器的其它传感器信号，系统根据需要的精度采用适当的速率进行采样。主控模块（MCM700）作为控制系统的核心负责对这些传感器信号（二进制）的状态变化进行实时监视。状态变化是指传感器数值超过预先设定的动作点，如报警，安全停车，降负荷请求，预供泵或备用泵起停控制等。所有相关的测量值或计算值都可以在机侧显示屏Local Display Unit上显示或通过Modbus通讯至机舱报警和监测系统AMS在集控室电脑中显示。安全系统后备传感器信号的状态变化则由继电器模块（Relay Module） 监测处理。这里状态变化是指超过预先设定的安全停车值。安全停车信息也同样传送到主控模块（MCM700），因此可以在机侧显示屏显示。
3瓦锡兰主机控制系统WECS-7000的功能
WECS-7000的主要功能包括：主机各项参数的监控，主机正常启停和运行中的转速控制，以及应急情况下的减负荷及安保停车等。其中：主机正常遥控启动时为了防止损坏主机或伤害主机周围的操作员工，控制系统设置了许多闭锁条件，如主机滑油压力低，缸套高温冷却水温度高，缸套高温冷却水压力低，主轴承温度高，盘车机合排，轴带发电机轴承温度高，推進离合器合排等;正常运行时也设置了一些安全保护，在主机出现危险情况时，可以使主机停下来，保护主机，如：主机主轴承温度高，缸套温度高，电气超速，滑油低压，高温冷却水温度高，高温冷却水压力低等。
4瓦锡兰主机控制系统故障案例
只有在了解了主机控制系统的组成及功能原理之后，才可以在主机出现问题时有清晰的思路，判别故障的可能原因，对控制系统有针对性的检查，从而找到故障点，比如：
4.1案例1：
新海凤轮左主机正常运行时，左主机参数中滑油压力，缸套温度，气缸排温指示等重要参数全都显示9999同时机舱报警监测系统AMS报“左主机WECS故障报警”，致使主机监控功能消失，严重时主机都不能启动。通过对控制系统的分析及检测回路的重点检查，发现这些相关参数的检测控制回路中到主控模块的部分信号电压偏低只有19V，比图纸中的24V低很多，通过分段排查最后确认故障点为左主机机侧控制箱重载连接器X3 Harting HAN 40D内一根插针弯掉，与旁边插针短路，致使控制系统部分电压降低，控制系统死机报警所致，插针重新接复后控制电压恢复正常，试验至今左主机运行良好。
虽然只是一枚小小的插针，却能影响我们整台主机的使用，但是要找到问题的故障点却需要我们对整个系统的构成有个全面的认识，只有了解了主机的控制系统才能在遇到相关问题时有清晰的思路，从而分析问题，查找问题，解决问题。
4.2案例2：
新海凤轮右主机正常运行时，机舱AMS警报监测系统显示左主机超速停车报警，左主机突然停车。
由于我们了解了主机调速过程是由转速传感器采集主机转速信号，之后反馈给主机控制系统，由主机控制系统通过对主机设定转速与实际转速进行比对，从而调节调速器的执行机构进行主机调速。所以我们重点对以下几个方面进行检测：
1.输入信号
— 所有输入信号的标度比例是否正常
— 所有输入是否都已很好屏蔽并且没有电磁干扰
— 所有控制系统接线是否正确
— 输入控制器的所有输入信号是否正确对号 — 输入信号的极性是否正确
2.输出信号
— 所有输出信号是否都已调整好
— 执行器的驱动杆是否与燃油喷燃的齿条相匹配
— 所有输出信号是否都已屏蔽，并对没有电磁干扰
— 所有输出信号的接线是否正确
3.变送器
— 变送器是否调整在正确的工作范围
— 是否已通过用模拟输入的方法测量其输出信号
— 变送器是否有电源
— 与变送器连接的信号管是否畅通
— 所有连接件，泄放口及旁通阀是否都在正确位置
4.电磁测速探头或其他测速装置
— 测速探头与控制器之间的连线是否正确连接
— 是否有接地不良或屏蔽问题
— 信号量是否足够（至少1.5V）
— 信号是否是纯然的正弦波或方波，而且没有畸变或尖脉冲。
— 测速探头的顶端是否无油污或脏物
— 测速探头是否有裂逢或缺口
— 测速探头是否正确地与齿轮相对准
— 测速探头与齿轮间是否有正确的间隙
— 测速探頭连接是否紧固没有松动
— 测速探头的尺寸是否与所用的齿轮相匹配
5.输入电压/电源
— 输入信号的电源电压是否在控制电源电压范围之内
— 输入信号的电源是否没有开关干扰或瞬态尖脉冲
— 调速器是否使用专用电源
— 控制器的电源是否指示“OK”
— 控制器电源的电压是否是正常值
传感器及控制系统检查确认正常后启动主机观察：主机调速器执行机构不稳定，主机转速波动。为区分影响主机转速不稳的原因，拔掉调速器上的电气插头后观察主机转速平稳，重新插上调速器上的电气插头后，主机转速依然有波动，由此确定主机转速波动是由调速器的输入信号波动引起的。调速器的执行信号是由723数字控制器给的，测量723数字控制器的各输入信号发现，主机用来调速的速度频率信号基本稳定，但手动调节主机转速，当主机转速在85%-95%之间时转速频率信号有波动，在主机特定转速时由于共振影响偶尔会突然消失，分析应该正是由于转速信号的突然消失，致使主机控制器接收的转速信号比实际值低，控制系统做出主机增速的指令，调节执行器增大油门，最终导致主机飞车。我们更换损坏的转速传感器，重新调整转速传感器与主机检测飞轮之间的间隙至1.5mm，重新启动主机，主机转速传感器频率信号稳定，主机转速平稳无波动。
5总结
通过以上两个主机控制系统的真实案例我们可以知道：我们除了要在电气故障发生时及时准确的处理外，平时还要注意对各电气设备运行状况的监测及控制系统进行保养。对控制系统平常多检查电源电压是否正常，绝缘是否正常，控制系统的各个指示灯是否指示正常;对主机检测传感器也应该定期进行清洁，紧固，接线检查，参数校正，每半年进行主机安保传感器的模拟试验。只有这样才能保证主机一直安全平稳的运行。
参考文献
1. 乔红宇 主机检测与控制 哈尔滨工程大学出版社
2. 子敬来 船舶柴油机 哈尔滨工程大学出版社
关键词： 瓦锡兰主机;控制系统;速度控制;调速;WECS-7000
1引言
随着船舶自动化程度的不断提高，新建船舶的主要设备都配置了比较先进的自动控制系统，那么了解船舶的动力核心—主机及其控制系统则显得尤为重要。中交上海航道局新海凤轮的主机使用的是瓦锡兰柴油机，此主机控制系统采用的是WECS-7000控制系统。WECS-7000是一套集柴油机监测，控制和安全保护功能于一身的自动化控制系统。下面就简单介绍一下WECS-7000控制系统的基本组成及其主要功能以及实际使用过程中的问题。
2瓦锡兰主机控制系统WECS-7000的组成
瓦锡兰主机控制系统WECS-7000主要由信号采集单元，处理单元，显示单元，通讯单元及执行机构等部分组成。主机上所有的传感器都与主控模块MCM700，数据采集模块CCM-10和FE&TC Acquisition Moudle，继电器模块Relay Module，或者机侧显示屏Local Display Unit相连接。此控制系统与外部系统的接线都在中间接线箱Junction box内连接。接线箱内还装有WECS系统的电源模块和提供WECS系统输入/输出信号的电气隔离模块。具体各个部分的联系如下图：
WECS-7000系统中的模块及主要功能如下：
主控模块MCM700：主要负责执行主机的安全保护;
数据采集模块CCM-10：主要采集与主机气缸有关的参数;
数据采集模块FE&TC Acquisition Moudle：主要采集与主机涡轮增压器有关的参数;
继电器模块Relay Module：主要功能包括主机转速的安全备用，主机滑油压力，主机高温水温度，主机高温水压力的显示以及主机应急停车等;
通讯模块CAN-Repeater：主要用于主机维护调试等的通讯;
机侧显示屏Local Display Unit：主要用于显示主机的各项参数及安保报警记录等;
机侧控制板Local Contol Unit：主要用于主机机侧启动，停车，冲车及复位等;
系统对所有安装在发动机上的传感器信号都单独地进行测量和处理。对于除了安全系统后备传感器的其它传感器信号，系统根据需要的精度采用适当的速率进行采样。主控模块（MCM700）作为控制系统的核心负责对这些传感器信号（二进制）的状态变化进行实时监视。状态变化是指传感器数值超过预先设定的动作点，如报警，安全停车，降负荷请求，预供泵或备用泵起停控制等。所有相关的测量值或计算值都可以在机侧显示屏Local Display Unit上显示或通过Modbus通讯至机舱报警和监测系统AMS在集控室电脑中显示。安全系统后备传感器信号的状态变化则由继电器模块（Relay Module） 监测处理。这里状态变化是指超过预先设定的安全停车值。安全停车信息也同样传送到主控模块（MCM700），因此可以在机侧显示屏显示。
3瓦锡兰主机控制系统WECS-7000的功能
WECS-7000的主要功能包括：主机各项参数的监控，主机正常启停和运行中的转速控制，以及应急情况下的减负荷及安保停车等。其中：主机正常遥控启动时为了防止损坏主机或伤害主机周围的操作员工，控制系统设置了许多闭锁条件，如主机滑油压力低，缸套高温冷却水温度高，缸套高温冷却水压力低，主轴承温度高，盘车机合排，轴带发电机轴承温度高，推進离合器合排等;正常运行时也设置了一些安全保护，在主机出现危险情况时，可以使主机停下来，保护主机，如：主机主轴承温度高，缸套温度高，电气超速，滑油低压，高温冷却水温度高，高温冷却水压力低等。
4瓦锡兰主机控制系统故障案例
只有在了解了主机控制系统的组成及功能原理之后，才可以在主机出现问题时有清晰的思路，判别故障的可能原因，对控制系统有针对性的检查，从而找到故障点，比如：
4.1案例1：
新海凤轮左主机正常运行时，左主机参数中滑油压力，缸套温度，气缸排温指示等重要参数全都显示9999同时机舱报警监测系统AMS报“左主机WECS故障报警”，致使主机监控功能消失，严重时主机都不能启动。通过对控制系统的分析及检测回路的重点检查，发现这些相关参数的检测控制回路中到主控模块的部分信号电压偏低只有19V，比图纸中的24V低很多，通过分段排查最后确认故障点为左主机机侧控制箱重载连接器X3 Harting HAN 40D内一根插针弯掉，与旁边插针短路，致使控制系统部分电压降低，控制系统死机报警所致，插针重新接复后控制电压恢复正常，试验至今左主机运行良好。
虽然只是一枚小小的插针，却能影响我们整台主机的使用，但是要找到问题的故障点却需要我们对整个系统的构成有个全面的认识，只有了解了主机的控制系统才能在遇到相关问题时有清晰的思路，从而分析问题，查找问题，解决问题。
4.2案例2：
新海凤轮右主机正常运行时，机舱AMS警报监测系统显示左主机超速停车报警，左主机突然停车。
由于我们了解了主机调速过程是由转速传感器采集主机转速信号，之后反馈给主机控制系统，由主机控制系统通过对主机设定转速与实际转速进行比对，从而调节调速器的执行机构进行主机调速。所以我们重点对以下几个方面进行检测：
1.输入信号
— 所有输入信号的标度比例是否正常
— 所有输入是否都已很好屏蔽并且没有电磁干扰
— 所有控制系统接线是否正确
— 输入控制器的所有输入信号是否正确对号 — 输入信号的极性是否正确
2.输出信号
— 所有输出信号是否都已调整好
— 执行器的驱动杆是否与燃油喷燃的齿条相匹配
— 所有输出信号是否都已屏蔽，并对没有电磁干扰
— 所有输出信号的接线是否正确
3.变送器
— 变送器是否调整在正确的工作范围
— 是否已通过用模拟输入的方法测量其输出信号
— 变送器是否有电源
— 与变送器连接的信号管是否畅通
— 所有连接件，泄放口及旁通阀是否都在正确位置
4.电磁测速探头或其他测速装置
— 测速探头与控制器之间的连线是否正确连接
— 是否有接地不良或屏蔽问题
— 信号量是否足够（至少1.5V）
— 信号是否是纯然的正弦波或方波，而且没有畸变或尖脉冲。
— 测速探头的顶端是否无油污或脏物
— 测速探头是否有裂逢或缺口
— 测速探头是否正确地与齿轮相对准
— 测速探头与齿轮间是否有正确的间隙
— 测速探頭连接是否紧固没有松动
— 测速探头的尺寸是否与所用的齿轮相匹配
5.输入电压/电源
— 输入信号的电源电压是否在控制电源电压范围之内
— 输入信号的电源是否没有开关干扰或瞬态尖脉冲
— 调速器是否使用专用电源
— 控制器的电源是否指示“OK”
— 控制器电源的电压是否是正常值
传感器及控制系统检查确认正常后启动主机观察：主机调速器执行机构不稳定，主机转速波动。为区分影响主机转速不稳的原因，拔掉调速器上的电气插头后观察主机转速平稳，重新插上调速器上的电气插头后，主机转速依然有波动，由此确定主机转速波动是由调速器的输入信号波动引起的。调速器的执行信号是由723数字控制器给的，测量723数字控制器的各输入信号发现，主机用来调速的速度频率信号基本稳定，但手动调节主机转速，当主机转速在85%-95%之间时转速频率信号有波动，在主机特定转速时由于共振影响偶尔会突然消失，分析应该正是由于转速信号的突然消失，致使主机控制器接收的转速信号比实际值低，控制系统做出主机增速的指令，调节执行器增大油门，最终导致主机飞车。我们更换损坏的转速传感器，重新调整转速传感器与主机检测飞轮之间的间隙至1.5mm，重新启动主机，主机转速传感器频率信号稳定，主机转速平稳无波动。
5总结
通过以上两个主机控制系统的真实案例我们可以知道：我们除了要在电气故障发生时及时准确的处理外，平时还要注意对各电气设备运行状况的监测及控制系统进行保养。对控制系统平常多检查电源电压是否正常，绝缘是否正常，控制系统的各个指示灯是否指示正常;对主机检测传感器也应该定期进行清洁，紧固，接线检查，参数校正，每半年进行主机安保传感器的模拟试验。只有这样才能保证主机一直安全平稳的运行。
参考文献
1. 乔红宇 主机检测与控制 哈尔滨工程大学出版社
2. 子敬来 船舶柴油机 哈尔滨工程大学出版社