苗百春，于 軍

（大連海洋大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300）

淺析船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

苗百春，于 軍

（大連海洋大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300）

隨著船舶大型化和自動(dòng)化以及電子信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展，船舶電站自動(dòng)化近幾十年來(lái)發(fā)展十分迅速.特別是近幾年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展，船舶上已出現(xiàn)集監(jiān)、控、管于一體的網(wǎng)絡(luò)型船舶電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng).船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)正向著系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展.

船舶電站自動(dòng)化；監(jiān)控綜合化；網(wǎng)絡(luò)化

1 引言

隨著船舶的大型化和自動(dòng)化程度的不斷提高，越來(lái)越多的船用設(shè)備需要電能來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制，所以需要設(shè)置電站.電站是船舶及其電力系統(tǒng)的核心.船舶電站自動(dòng)化是船舶機(jī)艙自動(dòng)化的重要組成部分，從船舶機(jī)艙自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，每10年發(fā)生一次飛躍.我國(guó)的船舶電站自動(dòng)化研究起步較晚，目前的大多數(shù)產(chǎn)品還停留在實(shí)現(xiàn)單一功能的階段上[1].20世紀(jì)90年代以來(lái)，以PLC或工控機(jī)為核心的電站自動(dòng)控制系統(tǒng)逐步使用在船舶上.至目前PLC控制的電站，主機(jī)遙控、集中監(jiān)測(cè)報(bào)警等系統(tǒng)也不斷地更新?lián)Q代.近年來(lái)隨著船舶大型化和自動(dòng)化以及電子信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展，船舶自動(dòng)化程度越來(lái)越高，因而船舶電站自動(dòng)化近幾十年來(lái)發(fā)展十分迅速.特別是近幾年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展，船舶上已出現(xiàn)集監(jiān)、控、管于一體的網(wǎng)絡(luò)型船舶電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即船舶電力管理系統(tǒng).

2 船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)的作用

船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證供電的安全性、可靠性和勞動(dòng)條件的改善，同時(shí)也提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.PLC控制的船舶自動(dòng)化電站基本功能有[2]：(1)對(duì)有關(guān)的電氣參數(shù)和動(dòng)作信號(hào)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、記錄、顯示,并有邏輯判斷功能去控制發(fā)動(dòng)機(jī)組;(2)發(fā)動(dòng)機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng);(3)在匯流排不帶電的狀態(tài)下,使發(fā)動(dòng)機(jī)組自動(dòng)接入電網(wǎng),要限制在該狀態(tài)下有兩臺(tái)機(jī)組或更多的機(jī)組同時(shí)接入及短路后多次接入的嘗試;(4)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)準(zhǔn)同步并車;(5)自動(dòng)恒壓及無(wú)功功率自動(dòng)分配;(6)自動(dòng)橫頻及有功功率自動(dòng)分配;(7)自動(dòng)分級(jí)卸載;(8)負(fù)載自動(dòng)分級(jí)啟動(dòng).

3 船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

船舶電站自動(dòng)化裝置經(jīng)歷了采用繼電器控制技術(shù)、晶體管分立元件控制技術(shù)、集成數(shù)字電路、模擬電路控制技術(shù)、微處理機(jī)控制技術(shù)和PLC控制技術(shù).

目前我國(guó)船舶電站自動(dòng)化裝置的研制和生產(chǎn)水平相對(duì)較低，船用電站管理系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率很低，大約有90%來(lái)自國(guó)外，而國(guó)外采用PLC控制技術(shù)研制的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)，功能完善，技術(shù)先進(jìn)，但是技術(shù)壟斷嚴(yán)重[3].隨著計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的發(fā)展，船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著集散型控制系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)式或分布式控制系統(tǒng)）的方向發(fā)展[4].船舶自動(dòng)化電站是集自動(dòng)控制、報(bào)警和監(jiān)測(cè)于一體化的監(jiān)控系統(tǒng)，涉及到現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊、信息處理、數(shù)字化信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科和技術(shù).這就需要研究控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等，船舶電站正以標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化等方式向船舶電站綜合自動(dòng)化這樣高級(jí)階段發(fā)展[5].

目前我國(guó)的船電自動(dòng)化系統(tǒng)還處于研究階段，只有在局部的環(huán)節(jié)取得成果，尚不能投入全面使用，所以研究船舶電站自動(dòng)化，早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化意義重大.

4 船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

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

4.1 系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化

由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化，組態(tài)靈活；上位控制機(jī)所有功能可通過(guò)屏幕軟件按鈕來(lái)完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ).另外，采用綜合監(jiān)控的形式，可以構(gòu)成雙重或多重冗余，對(duì)提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性是有積極意義的[6].

4.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

如今，數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟.現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和控制系統(tǒng)之間的雙向網(wǎng)絡(luò)通信靠現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn).使用雙層網(wǎng)絡(luò)，第一層網(wǎng)絡(luò)采集與傳送數(shù)據(jù)，第二層網(wǎng)絡(luò)是控制網(wǎng).從分散危險(xiǎn)的原則上，設(shè)置獨(dú)立的控制子網(wǎng).各子系統(tǒng)的功能由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，把數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)分散功能結(jié)合，但每個(gè)系統(tǒng)又是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，在某系統(tǒng)局部受損時(shí)不影響其他系統(tǒng)獨(dú)立完成工作，采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計(jì)及不間斷后備電源，增強(qiáng)系統(tǒng)控制能力.利用圖像控制功能，在人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)良好的對(duì)話效果.這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于采用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)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(huán)境惡劣的工作場(chǎng)合中解放出來(lái)[7].

5 結(jié)語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)、通信、顯示和控制技術(shù)迅速發(fā)展且互相交叉滲透，還有人工智能和模糊技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)給船舶電站自動(dòng)化帶來(lái)重大的變革.未來(lái)船舶電站的自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)向著自動(dòng)故障預(yù)測(cè)、自診斷的方向發(fā)展，上位機(jī)將會(huì)實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)等智能連接.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正在經(jīng)歷著從集中型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)→分散型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)→集散型(分布式)多級(jí)、多微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)→網(wǎng)絡(luò)型 (智能式)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng).而這些技術(shù)的發(fā)展會(huì)使船舶工業(yè)向著智能綜合自動(dòng)化、微機(jī)監(jiān)視、智能控制、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)、船岸信息直接交流、全船自動(dòng)化領(lǐng)域延伸得更深.

〔1〕趙殿禮.船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng)[M].大連：大連海事大學(xué)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(xué)出版社,2006.

〔3〕黃麗卿.基于PLC的船舶電站自動(dòng)頻載調(diào)節(jié)裝置研究與實(shí)現(xiàn)[D]．廈門：廈門大學(xué)，2007．

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

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

〔6〕翁華平，陳三定，冀?？?淺析船舶電站自動(dòng)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(yè)廳科研資助項(xiàng)目（201217）