数字化和总线技术在船舶行业的广泛应用,推动了船舶自动化技术不断向高层次发展。船舶柴油机安全监测报警系统是船舶机舱自动化的重要部分,对其开展研究和设计,有助于提高我国船舶配套设备的技术水平。本文在对L21／32船舶中速柴油机工作特点和测控需求深入研究的基础上,并考虑到轮机员的操作习惯,安全监测报警系统采用模块化结构,模块间采用RS485总线通讯,既互相独立,又互为备用,确保了柴油机的运行安全。论文还研制了一套安全监测报警系统测控台,通过由NIPXI系统构建的虚拟仪器对安全监测报警系统进行测试。本文主要完成了以下几方面工作：1)对安全系统进行了研制。根据安全系统的控制对象,确定需要控制的输入输出量及对应I／O点,完成控制器的选型。研究了AC1 131软件的使用,程序中各种变量定义方法,函数库功能扩展,传感器断线故障检测。分析了PLC高速采样的误差和原因,并对测速结果进行了校正；2)完成了测控台硬件和软件功能设计。根据传感器信号的类型及阈值,建立以FPGA和NI模拟、数字模块为结构的虚拟仪器测试系统。通过Lab VIEW应用程序接口VISA从RS485总线获取原型柴油机运行参数,然后进行分类、捆绑、标定,换算成FPGA能准确输出的电信号；3)研究了在基本模块处理的I／O量及报警量,基本模块的电源、传感器外部接口电路、开关量模拟量调理电路以及总线接口电路的原理、关键报警量的形成逻辑和MODBUS协议规范；4)完成了系统功能验证。利用变频电机驱动齿轮盘、测控台NI 9401高速数字模块对安全系统进行双重仿真试验,确保系统研制无误。通过FPGA信号采集入口,完成了监测报警系统的测试。