船舶电站自动化管理系统分析

船舶电站自动化管理系统分析 章杰 1 缪清 2

1 吉宝南通重工有限公司 江苏南 通 226002 2 江苏绿科船舶科技有限公司 江苏南 通 226002

摘要：中国船舶电站业正在快速地向国外水平靠拢，船舶电站工程对于推动中国社会发展有着十分积极的意义。因此本文主要介绍了船舶工厂智能控制系统的基本功能和实现方案，系统的工作原理、硬件构成以及软件设计，对机械制造工程技术和工业自动化科技的发展趋势加以研究，以供有关人士借鉴，最后得出结论，船舶电站自动化可以更有效地促进机械制造科技的发展。

关键词：船舶电站；自动化管理系统；分析

引言

由于现代社会的发展，船用电气化方式也由直流逐渐转向了交流，而随着船用及轴带发电机的普遍应用，船上发电机的自动化程度也越来越高。船舶工厂的自动装置，从六十年代的继电器控制系统和后来的晶体管集电极及分立元件控制系统，到一九七零年的小型集成电路和后来的中大规模集成电路数字和模拟集成电路控制，到八十年代的微处理控制、一九九零年的PLC、微机控制，为舰船电厂建立了完善的船舶自动电源系统。不同的设计方法，各有优缺点。因此我们需要针对不同的船型设计和智能化水平特点，以及成本特点，选用恰当的电站智能化系统。

1电站自动化装置的分析与系统实现

由分立元件结构，以及逻辑电路所组成的电子自控设备。虽然此类电子产品已经经历了数十年的发展，在性能上仍然稳定可靠，但由于元件结构复杂，容易损伤，且经常无法维修，因此还无法扩展形成一个完整的自动控制器^[1]。不过，现在的系统设计问题已基本没有了。虽然由单片机系统所设计的小型自动控制装置成本低，而且编程也简便，不过由于单片化微型计算机的抗干扰性能很差，容易发生故障。所以系统设计问题现在基本上应用的不多^[2]。

由工控微机公司研制的全自动监控设备功能强大，但价格昂贵，且维修较麻烦。因此需要机组成员都具备相应的计算机操作专业知识和计算机维修才能。所以，它在国内外尚未广泛应用，只是使用对智能化管理水平需要较高的舰船上。国外也引进了使用局域网的舰船电站管理系统。使用集成电路或构成逻辑电路所制造的自动控制设备，是目前中国国内最普遍采用的水电站自动化设备。现以某产品GPU为例，讲解了怎样完成水电站的自动控制系统。

并机管理模块(GPC)的标准控制器带显示板，该模块具有更多可选功能，包括主电网故障/掉电保护A2;主电网故障/掉电保护A3;主电网故障/掉电保护B1;发电机/母纫频率/电压保护C1;发电机附加保护C2;发电机附加保护D1;电压/无功/功率因数调节D2;电压调节E1;模拟控制器出口EF2;1个模拟控制出口，另一虚拟变送器出口EF3;CAT调制脉冲电路出口EF4;一路模拟量控制器出口，1一路开关量控制器出口F1;两个模拟变送器的出口H1;CAN总线H2;MOD总线M1/M2;柴油机接口等。

2基于 PLC的电站自动化管理系统的实现

在PLC程序可以被允许的范围内，并没有额外成本就可以完成更复杂的控制逻辑。同时，PLC也比其他工业控制器更加高效^[3]。它的好处非常多:(1)修改工业控制器逻辑时只需改变软件，而无须修改硬件，硬件设计可以大大简化。(2)编程可复用，量产简单，安全性较高。(3)系统具备了扩展单元，当要求更多的输入/出口信息时，可以十分简单的进行扩展。因此这种采用了PLC的电站智能化系统价格合理，功能灵活。完全能够适应船用检验和船用电厂智能化的需要。在硬件设计上，各台机组所测量的信息数据类型都是一样的。

系统主程序可以通过手动循环检测电站的当前工作状态，对不同状态进行综合运算和逻辑分解，确定系统当前要进行怎样的工作，以便于选择或调用何种功能子程序进行工作;被调用的函数子进程如果在程序中运行完毕以后，又退回到系统主程序中继续进行循环检测，然后整个过程也就这样反复完成。监控方法使用自动/手动开关进行。在手动模式下，所有升压、配电、卸荷等运行任务，都由最下级的计算机程序自动完成。在自动模式下，由操作员进行整个电站的操作流程（如启动、并机、卸荷、停机等操作）。

3推动船舶电站自动化技术发展的策略

要想在船舶电站自动化工程中充分运用自动化技术，就必须从如下几个方面入手。一是为船舶电站自动化培养创新型人才。现代船舶电站自动化新理论与方法的合理运用，最关键的就是相应的专门设计人员。而这种设计人员非常紧缺，因为他们需要掌握专门的船舶电站自动化的基础知识，同时需要掌握现代船舶电站自动化创新设计的主要方式，以及自动化技术，对工业设计的基本原则和特点都要有必要的认识，并能够综合提出相应的创新办法。而同时，随着社会经济在不断进步和发展，相应的创新科技也在不断的规划和发展^[4]。所以，必须通过对机械自动化创新人员开展定期训练和教学，让学员的船舶电站自动化思想与时俱进，了解当今世界，了解现代船舶电站自动化的最新创新生产方式。而高校也应该着力培养这种设计人员。也是因为这个原因，所以大概率船舶电站自动化将是中国未来发展前景最良好的行业。在这个过程中，将需要大量的船舶电站自动化专业人员。同时，高校也要关注国民经济与社会的发展状况，为社会和企业培养相关人才，这样人才问题解决了，相信船舶电站自动化行业的未来将是一片光明。其次，加大船舶电站自动化技术在农业生产领域的应用，这对促进社会经济发展具有重要意义。把船舶电站自动化技术全面导入农业生产过程，对于增加农业生产率、改善农业产业效益有着重大意义。而且，由于市场需要的日益扩大，人类传统的制造技术设备已经无法适应人们可持续性发展的需要。因此根据这些状况，在为船舶电站自动化工程中装配生产型零部件时，就特别有需要采用智能化的技术设备。

4结论

文中阐述的工厂系统和采用PLC的工厂自动系统由大量使用集成电路构建逻辑电路制造的工厂自动控制设备所构成，已在船上完成了测试和应用，尤其是在应用后的试验过程证明各种主要技术指标均实现了。按照设计的要求说明，该系统在硬件、软件和设计中的主要关键技术方面都是合理有效的。这就意味着，能够根据不同的船舶种类和设计条件提供各种设计解决方案。最后，从安全、经济效益、操作方便等角度来确定最经济合理的方案。

一种高新技术的出现，就必须具有鲜明的发展方向与优势。而自动化技术就是代表当代技术创新的最高端科技，主要应用在现代船舶电站自动化流程中。传统的船舶电站工艺，已经无法适应现代船舶电站发展的新要求与特点，生产成本过高、人力资源过量应用、资源浪费问题严重，而船舶电站自动化技术则有效地克服了这些问题。它同时还包含了自动化、绿色化、数字化等高端前沿的科技理念，前景广阔，发展潜力很大。在当前，大力推广船舶电站自动化技术既是当前市场经济的需求，也是当前产业发展的需求。所以，要通过大力推广船舶电站自动化技术，并不断完善中国科技政策，从而最大限度地发挥船舶电站自动化技术。

【参考文献】

[1]张潇，滕宪斌，朱发新，王召健，陈文祥，丁孔星.基于PLC的船舶电站自动化系统的设计与研究[J].广州航海学院学报，2021，29(03):1-4.

[2]余国虎.CAN在机舱自动化系统中的应用[J].数字技术与应用，2021，39(04):34-36.

[3]曹明松，金来勇，赵兴军.基于PLC的船舶电站自动化控制研究[J].船舶物资与市场，2021(03):7-8.

[4]缪昶昌.船舶电气自动化技术应用及发展趋势[J].船舶物资与市场，2020(12):3-4.