“胜利211、221”轮舵机控制系统改造探究

2013-11-07齐方利王吉江

河南科技 2013年6期

齐方利王吉江

（中石化胜利油田海洋石油船舶中心船舶二大队，山东东营257000）

1 引言

在当今的船舶航运业不断发展的趋势下，航运人员对船舶系统的可靠性与自动化程度的要求越来越高。与此同时，对船舶舵机的自动化程度要求也越来越高。而传统的电路板式舵机控制系统由于电磁阀的频繁起停对船舶的操纵和人员的管理造成了很多不便而使得船舶操纵性能差、寿命缩短。由此研究功能强大的可编程控制器PLC软件控制舵机操作系统成了具有现实意义的课题，也是一种既方便又可靠的方法。本改造系统以西门子ST--200PLC 为控制核心，大大提高了系统的可靠性，延长了船舶的航行寿命。

2 系统简介

“胜利221”轮配有左、右舵两套舵机装置、两台舵机油泵和两个控制箱，2台舵机油泵可同时工作，也可单独工作。无论哪台油泵工作，均可同时对左、右舵机进行转舵控制。操舵系统操舵控制方式较多，设有舵机房应急操舵方式、驾驶台操舵方式。驾驶台操舵可以在前台操作，也可以在后台操作。前台和后台均可进行随动、手动操舵，随动和手动又均可进行单动和联动控制。舵机控制系统目前采用继电器及分立和集成电子元件控制，在控制箱中有4块电子电路板，是操舵控制的核心部件，随动操舵时由自整角机检测的舵角偏差信号送至电子电路板进行处理，并输出转舵控制信号，由控制箱中继电器控制转舵电磁阀通断电。

3 改造原因

此舵机控制系统的核心控制部件电子线路板可靠性和抗干扰能力比较差，老化后故障率更高。随动操舵时，系统中由控制箱中继电器控制转舵电磁阀的通断电，因此操舵时，有8只继电器一直频繁动作，极易出现故障。随着控制设备使用年限的增长，元部件的老化，此系统存在极大的隐患，严重影响航行和作业安全。由电子电路板组成的核心控制部件对灵敏度、偏差等参数的调整也极不方便，经常出现游舵现象，工作不稳定。

目前，“胜利221”轮舵机控制系统不定时会出现控制失灵的现象，由于故障不是长时存在，暂不能准确判断故障部件，根据现象，电子电路板和继电器出故障的可能性较大，但也不排除电子电路板和继电器之外的部位出故障的可能性，若为其他部位故障，控制系统改造正常后，更有利于检查与排除。

可编程序控制器系列产品（简称PLC）的可靠性和抗干扰能力明显优于分立元件电子电路、集成电路和微机系统，在新建船舶的控制系统中逐渐普及，也常用作旧船控制系统的改造。若对“胜利221”轮舵机控制系统采用PLC进行升级改造，系统核心控制功能由软件编程实现，可以简化电路，提高系统的可靠性。PLC 产品为标准化模块，不仅可靠性高，而且通用性强，一块模块可用于多套系统共同备用，备用模块订购方便。PLC 产品几乎不需维护保养，本身有自检和故障显示，对管理人员的技术要求不高，便于船员管理。系统改造后，可提高船舶自动化水平和安全水平，延长船舶的使用年限。

4 改造方案

在确定方案前，先对图纸进行分析和研究，并到现场对各元件和线路进行查找、仔细核对，对输入、输出信号进行检测。根据现场核对与检测，舵机舱中有两套舵机油泵和两个内部电路基本相同的控制箱，控制箱内部电路分别用于两套舵机油泵起/停控制及两套操舵控制系统。

为了提高系统的可靠性，用两套PLC 系统对两个控制箱分别进行改造，由于两个控制箱的改造方案基本相同，以其中一个为例说明系统的改造方法。

主要的思路是：在对原有的舵机控制系统升级改造时，尽量保持船舶原有系统的传感器、显示仪表、执行元件及电缆等低层布置，使用新一代智能监控部件PLC 替换原有系统的上层核心部件（电子线路板），与原有传感器、显示仪表、

执行元件相联，这样施工方便简捷。原控制箱中电子线路板电路为随动操舵的核心控制电路，电路的输出继电器用于舵机液压系统换向电磁阀控制，动作频繁，易出故障。新方案中，不拆除原控制箱，而是在原控制箱外另加一小控制箱。在新方案中，原控制箱中的电子线路板电路和控制电磁阀通断电的继电器全部被取消，保留自整角机信号检测电路，经整流、滤波输入PLC进行处理，输出转舵控制信号。