电力推进作业船电控系统的改造

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 龙口 265725)

电力推进作业船电控系统的改造

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 龙口 265725)

文章介绍了按照海船规范要求及设计任务，成功地完成了1艘电力推进工作船的电控系统改造工作。试验结果表明新电控系统大大提高了船舶的可靠性、安全性与兼容性，完整恢复实船功能并保持原有操作习惯。

电力推进；船舶改造；电控系统；可靠性

随着国内经济的迅速发展以及新造船舶的成本上涨，对旧船进行升级改造成为一种降低初始投资成本并缩短建造周期的有效途径。“胜利233”是1996年建成投产的电力推进浅吃水工作船。经调研发现该船存在控制系统易丢失控制程序的风险、机舱以及驾驶室监控系统功能失效等一系列问题，具体概述如下。

1)原控制系统为GE-FANUC公司的90-30系列PLC、CPU模块已经停产，该型号CPU模块仅配有RAM内存，存在失电而丢失控制程序的风险。

2)机舱监控CRT与PLC通信软件故障，集中监控系统瘫痪已停用。

3)驾驶室操作台监控系统，主要是驱动电机工作、停止的状态显示(指示灯)和试灯功能，因原系统ST-2000与PLC系统的通信失灵，已经瘫痪。

4)机舱监控系统没有声光报警装置，当出现系统故障时，安全警告不直观。

5)配备程序开发软硬件1台套。

6)原控制系统的电气图纸不全、没有最终版程序、没有程序开发软硬件专用的维修工具。

1 改造方案

依照海船建造规范，并充分考虑设备的兼容性，对旧船实行改造，以期提高船舶电控系统的可靠性与安全性，并恢复实船所有功能。

1.1船舶PLC控制系统

1.1.1 PLC模块升级

将原控制系统中CPU模块更换为新一代的IC693CPU363，此型号CPU模块配有RAM和FLASH内存，因而用户程序可以永久保存在FLASH内存内，无需担心出现程序丢失问题。为了配合与触摸屏通信，将原系统的图像处理器模块(已停产)更换为IC693CMM311串行通信模块。由于更换了以上模块，在原来基础上可以修改PLC控制程序、配置系统的硬件组态、配置更换模块的硬件参数、恢复全船设备报警系统、恢复传感器变量采集和标定程序、编写串口通信程序，建立与触摸屏通信。

1.1.2 PLC供电系统

用整流模块、隔离模块、逆变模块组成的不间断电源更换原系统的手动调压器、变压器、二极管整流桥和逆变器，可实现双路DC24 V并联供电，输出侧交流自动稳压功能(稳压范围在90～240 V)，使PLC系统电源更加稳定可靠。

该不间断电源具有2种基本供电方式，正常供电模式与电池供电模式。在2种供电模式转换期间其输出电压无变化，均可获得稳定高品质的电源。

1)在正常供电模式下，交流电是由输入端经开关送入整流器，整流器将交流电源整流为直流电源后输出，与由发电机组的电池提供的DC24 V电源，经过隔离模块并联后供应给DC24 V负载及逆变器，逆变器将直流电源转化为交流电源，并同时经滤波环节，使电源输入静态开关前变成为稳定无噪声的交流电源，最后供应给交流120 V负载。

不间断电源技术说明见表1。

表1 不间断电源技术说明

2)交流电源无法正常供应电力时，比如:电压不稳定、突波、跳电或电力中断等电力异常现象，此时直流电力由发电机组的电池提供，经过隔离模块并联后供应给DC24 V负载及逆变器，由逆变器转化为交流电源，最后供应给交流120 V负载。

1.2船舶监控和数据采集系统

1.2.1 监控系统

更换原系统触摸屏，采用1台15吋TFT彩色液晶显示器IC754VSF152CTD。该触摸屏通过串行通信与PLC系统建立通信。利用Proficy Machine Edition软件重新设计人机交互显示界面，采用中文显示方案并带有3级操作口令。

1.2.2 数据采集功能升级

旧船中由于对设备数据采集环节长期没有深层次维护保养，现外部传感器部分数据已经无法采集到PLC系统，导致HMI出现误报警和显示数值不准确等问题，经过前期现场的实际测试，发现部分PLC的数字量和模拟量模块的通道已经损坏，还有一些到传感器的线路存在问题，以及一部分传感器已经损坏，无法正常工作。改造后，恢复原有系统所有监控功能(报警点测试恢复)，使外部传感器数据均能够正常采集到PLC系统，并能在HMI准确报警及显示其数值。

1.3船舶监控和数据采集系统

由于原系统ST-2000显示面板为文本显示器，只能显示英文且已与原系统中断通信，现场人员使用极其不方便，供方采用GE-FANUC公司的IC754VSL06CTD操作屏(显示屏嵌入安装，中文界面)替换ST-2000显示面板，并增加遮光罩，使之恢复系统报警监控功能，并增加电推进系统参数显示和操作指示灯等功能与原操作台指示灯互为备份，增加航行时系统的稳定性和操作的便捷性。

供方恢复驾驶室操作台指示灯(主要是驱动电机工作和停止指示灯)的状态显示和一部分传感器的数据采集功能。

针对功率表指针回零，无法正常指示的问题，采用宽温模块以适应机舱的高温工况环境。

1.4其它

1) 在胜利233船机舱监控系统中安装声光报警(防爆)1套，当出现系统故障时，能够发出声光警告，并完成与控制系统的技术接口。

2) 为胜利233船PLC控制系统配备程序开发软硬件1台套。

3) 由于系统升级，整改系统线路检查测试并标注，修订及重新绘制相关图纸资料。

4) 提供控制系统相关程序修订及配套。

其它改造所需材料见表2。

表2 改造所需材料

续表2 改造所需材料

2 结束语

1)通过此次技术升级改造，使设备整套控制系统的可靠性大大提高，彻底解决船舶控制系统易丢失控制程序的隐患。

2)完整恢复船舶操作系统的原有功能，升级触摸屏的监视功能，使设备运行状态与故障报警均能够实时显示，减少维修时间，增强设备的可靠性，稳定性。更换已停产或者已淘汰的控制模块，使元器件的备件购置渠道畅通。

3)改造完成后，保持原来船舶电控系统的动力特性、控制特性，操作习惯和方法。

According to the shipping standard and design task of the electric propulsion ship,the reformation of the electric control system was completed successfully.The results show that the new control system can not only improve the reliability,security and compatibility of the ship greatly,but also recover the full function completely and maintain the original operation habit.

electric propulsion;ship reformation;electric control system;reliability

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.013

王吉江(1976-)，男，山东东营人，工程师，大学本科，主要从事船舶设备管理工作。

2014-07-29