淺析船舶電站自動化系統領域的發展現狀與趨勢

苗百春，于 軍

（大連海洋大學 職業技術學院，遼寧 大連 116300）

淺析船舶電站自動化系統領域的發展現狀與趨勢

苗百春，于 軍

（大連海洋大學 職業技術學院，遼寧 大連 116300）

隨著船舶大型化和自動化以及電子信息技術和自動控制技術不斷發展，船舶電站自動化近幾十年來發展十分迅速.特別是近幾年來計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的發展，船舶上已出現集監、控、管于一體的網絡型船舶電站綜合自動化系統.船舶電站自動化系統正向著系統監控的綜合化和系統的網絡化發展.

船舶電站自動化；監控綜合化；網絡化

1 引言

隨著船舶的大型化和自動化程度的不斷提高，越來越多的船用設備需要電能來驅動和控制，所以需要設置電站.電站是船舶及其電力系統的核心.船舶電站自動化是船舶機艙自動化的重要組成部分，從船舶機艙自動化發展進程來看，每10年發生一次飛躍.我國的船舶電站自動化研究起步較晚，目前的大多數產品還停留在實現單一功能的階段上[1].20世紀90年代以來，以PLC或工控機為核心的電站自動控制系統逐步使用在船舶上.至目前PLC控制的電站，主機遙控、集中監測報警等系統也不斷地更新換代.近年來隨著船舶大型化和自動化以及電子信息技術和自動控制技術不斷發展，船舶自動化程度越來越高，因而船舶電站自動化近幾十年來發展十分迅速.特別是近幾年來計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的發展，船舶上已出現集監、控、管于一體的網絡型船舶電站綜合自動化系統，即船舶電力管理系統.

2 船舶電站自動化系統的作用

船舶電站自動控制系統的主要任務是保證供電的安全性、可靠性和勞動條件的改善，同時也提高運行的經濟性.PLC控制的船舶自動化電站基本功能有[2]：(1)對有關的電氣參數和動作信號自動監測、報警、記錄、顯示,并有邏輯判斷功能去控制發動機組;(2)發動機組自動啟動;(3)在匯流排不帶電的狀態下,使發動機組自動接入電網,要限制在該狀態下有兩臺機組或更多的機組同時接入及短路后多次接入的嘗試;(4)發電機組自動準同步并車;(5)自動恒壓及無功功率自動分配;(6)自動橫頻及有功功率自動分配;(7)自動分級卸載;(8)負載自動分級啟動.

3 船舶電站自動化系統的發展現狀

船舶電站自動化裝置經歷了采用繼電器控制技術、晶體管分立元件控制技術、集成數字電路、模擬電路控制技術、微處理機控制技術和PLC控制技術.

目前我國船舶電站自動化裝置的研制和生產水平相對較低，船用電站管理系統國產化率很低，大約有90%來自國外，而國外采用PLC控制技術研制的船舶電站自動化系統，功能完善，技術先進，但是技術壟斷嚴重[3].隨著計算機信息處理技術的發展，船舶電站自動化系統正朝著集散型控制系統（網絡式或分布式控制系統）的方向發展[4].船舶自動化電站是集自動控制、報警和監測于一體化的監控系統，涉及到現代控制技術、通訊、信息處理、數字化信息技術、計算機網絡等多學科和技術.這就需要研究控制技術、網絡通訊技術等，船舶電站正以標準化、模塊化、集成化、網絡化等方式向船舶電站綜合自動化這樣高級階段發展[5].

目前我國的船電自動化系統還處于研究階段，只有在局部的環節取得成果，尚不能投入全面使用，所以研究船舶電站自動化，早日實現國產化意義重大.

4 船舶電站自動化系統的發展趨勢

隨著船舶自動化程度的不斷提高，電站自動化由局部控制發展到了綜合控制，由單一的的控制發展到集中的控制.

4.1 系統監控的綜合化

由于電氣設備已經日趨通用化、模塊化、系列化，組態靈活；上位控制機所有功能可通過屏幕軟件按鈕來完成，為系統監控的綜合化提供了必要的基礎.另外，采用綜合監控的形式，可以構成雙重或多重冗余，對提高系統或者全船整體可靠性是有積極意義的[6].

4.2 系統的網絡化

如今，數字化技術和網絡技術應用已經相當成熟.現場控制設備和控制系統之間的雙向網絡通信靠現場總線來實現.使用雙層網絡，第一層網絡采集與傳送數據，第二層網絡是控制網.從分散危險的原則上，設置獨立的控制子網.各子系統的功能由系統網絡結合，把數據采集和控制系統分散功能結合，但每個系統又是一個獨立的系統，在某系統局部受損時不影響其他系統獨立完成工作，采用網絡冗余和設備冗余設計及不間斷后備電源，增強系統控制能力.利用圖像控制功能，在人機界面實現良好的對話效果.這種網絡系統的優勢在于采用數字化和高層次的自動化技術代替大量繁瑣的人工操作，它有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環境惡劣的工作場合中解放出來[7].

5 結語

在計算機、通信、顯示和控制技術迅速發展且互相交叉滲透，還有人工智能和模糊技術的應用將會給船舶電站自動化帶來重大的變革.未來船舶電站的自動化系統會向著自動故障預測、自診斷的方向發展，上位機將會實現專家系統等智能連接.計算機監控系統正在經歷著從集中型計算機監控系統→分散型微機監控系統→集散型(分布式)多級、多微機監控系統→網絡型 (智能式)計算機監控系統.而這些技術的發展會使船舶工業向著智能綜合自動化、微機監視、智能控制、衛星通信導航、全球定位系統、船岸信息直接交流、全船自動化領域延伸得更深.

〔1〕趙殿禮.船舶電氣設備與系統[M].大連：大連海事大學出版社，2009．334-335．

〔2〕王義文.船舶電站[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2006.

〔3〕黃麗卿.基于PLC的船舶電站自動頻載調節裝置研究與實現[D]．廈門：廈門大學，2007．

〔4〕張汝均.艦船電站自動化[M].武漢：海軍工程大學，1992．92-96．

〔5〕陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版，2001．73-86．

〔6〕翁華平，陳三定，冀海俊.淺析船舶電站自動化[J].廣船科技，2008，5（2）:15-16．

〔7〕S.Da’na,A.Elrayes.Development of a monitoring and control platform for[J]．PLC-base applications.ELSEVIER,2006：157-166.

U666.12

A

1673-260 X（2013）10-0037-02

遼寧海洋與漁業廳科研資助項目（201217）