浅析船舶电站自动化系统领域的发展现状与趋势

苗百春，于 军

（大连海洋大学 职业技术学院，辽宁 大连 116300）

浅析船舶电站自动化系统领域的发展现状与趋势

苗百春，于 军

（大连海洋大学 职业技术学院，辽宁 大连 116300）

随着船舶大型化和自动化以及电子信息技术和自动控制技术不断发展，船舶电站自动化近几十年来发展十分迅速.特别是近几年来计算机技术、控制技术、通信技术、网络技术等的发展，船舶上已出现集监、控、管于一体的网络型船舶电站综合自动化系统.船舶电站自动化系统正向着系统监控的综合化和系统的网络化发展.

船舶电站自动化；监控综合化；网络化

1 引言

随着船舶的大型化和自动化程度的不断提高，越来越多的船用设备需要电能来驱动和控制，所以需要设置电站.电站是船舶及其电力系统的核心.船舶电站自动化是船舶机舱自动化的重要组成部分，从船舶机舱自动化发展进程来看，每10年发生一次飞跃.我国的船舶电站自动化研究起步较晚，目前的大多数产品还停留在实现单一功能的阶段上[1].20世纪90年代以来，以PLC或工控机为核心的电站自动控制系统逐步使用在船舶上.至目前PLC控制的电站，主机遥控、集中监测报警等系统也不断地更新换代.近年来随着船舶大型化和自动化以及电子信息技术和自动控制技术不断发展，船舶自动化程度越来越高，因而船舶电站自动化近几十年来发展十分迅速.特别是近几年来计算机技术、控制技术、通信技术、网络技术等的发展，船舶上已出现集监、控、管于一体的网络型船舶电站综合自动化系统，即船舶电力管理系统.

2 船舶电站自动化系统的作用

船舶电站自动控制系统的主要任务是保证供电的安全性、可靠性和劳动条件的改善，同时也提高运行的经济性.PLC控制的船舶自动化电站基本功能有[2]：(1)对有关的电气参数和动作信号自动监测、报警、记录、显示,并有逻辑判断功能去控制发动机组;(2)发动机组自动启动;(3)在汇流排不带电的状态下,使发动机组自动接入电网,要限制在该状态下有两台机组或更多的机组同时接入及短路后多次接入的尝试;(4)发电机组自动准同步并车;(5)自动恒压及无功功率自动分配;(6)自动横频及有功功率自动分配;(7)自动分级卸载;(8)负载自动分级启动.

3 船舶电站自动化系统的发展现状

船舶电站自动化装置经历了采用继电器控制技术、晶体管分立元件控制技术、集成数字电路、模拟电路控制技术、微处理机控制技术和PLC控制技术.

目前我国船舶电站自动化装置的研制和生产水平相对较低，船用电站管理系统国产化率很低，大约有90%来自国外，而国外采用PLC控制技术研制的船舶电站自动化系统，功能完善，技术先进，但是技术垄断严重[3].随着计算机信息处理技术的发展，船舶电站自动化系统正朝着集散型控制系统（网络式或分布式控制系统）的方向发展[4].船舶自动化电站是集自动控制、报警和监测于一体化的监控系统，涉及到现代控制技术、通讯、信息处理、数字化信息技术、计算机网络等多学科和技术.这就需要研究控制技术、网络通讯技术等，船舶电站正以标准化、模块化、集成化、网络化等方式向船舶电站综合自动化这样高级阶段发展[5].

目前我国的船电自动化系统还处于研究阶段，只有在局部的环节取得成果，尚不能投入全面使用，所以研究船舶电站自动化，早日实现国产化意义重大.

4 船舶电站自动化系统的发展趋势

随着船舶自动化程度的不断提高，电站自动化由局部控制发展到了综合控制，由单一的的控制发展到集中的控制.

4.1 系统监控的综合化

由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化，组态灵活；上位控制机所有功能可通过屏幕软件按钮来完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础.另外，采用综合监控的形式，可以构成双重或多重冗余，对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的[6].

4.2 系统的网络化

如今，数字化技术和网络技术应用已经相当成熟.现场控制设备和控制系统之间的双向网络通信靠现场总线来实现.使用双层网络，第一层网络采集与传送数据，第二层网络是控制网.从分散危险的原则上，设置独立的控制子网.各子系统的功能由系统网络结合，把数据采集和控制系统分散功能结合，但每个系统又是一个独立的系统，在某系统局部受损时不影响其他系统独立完成工作，采用网络冗余和设备冗余设计及不间断后备电源，增强系统控制能力.利用图像控制功能，在人机界面实现良好的对话效果.这种网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作，它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳，把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来[7].

5 结语

在计算机、通信、显示和控制技术迅速发展且互相交叉渗透，还有人工智能和模糊技术的应用将会给船舶电站自动化带来重大的变革.未来船舶电站的自动化系统会向着自动故障预测、自诊断的方向发展，上位机将会实现专家系统等智能连接.计算机监控系统正在经历着从集中型计算机监控系统→分散型微机监控系统→集散型(分布式)多级、多微机监控系统→网络型 (智能式)计算机监控系统.而这些技术的发展会使船舶工业向着智能综合自动化、微机监视、智能控制、卫星通信导航、全球定位系统、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更深.

〔1〕赵殿礼.船舶电气设备与系统[M].大连：大连海事大学出版社，2009．334-335．

〔2〕王义文.船舶电站[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2006.

〔3〕黄丽卿.基于PLC的船舶电站自动频载调节装置研究与实现[D]．厦门：厦门大学，2007．

〔4〕张汝均.舰船电站自动化[M].武汉：海军工程大学，1992．92-96．

〔5〕陈立定，吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器[M].广州：华南理工大学出版，2001．73-86．

〔6〕翁华平，陈三定，冀海俊.浅析船舶电站自动化[J].广船科技，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

辽宁海洋与渔业厅科研资助项目（201217）