轮机自动化第二章 第一节 数制与数码71
轮机自动化基础课程设计
轮机自动化基础课程设计设计目的本课程设计旨在通过理论学习和实践操作，使学生了解和掌握船舶轮机自动化的基本原理和实现方法，达到以下目的：1.了解船舶轮机自动化系统的组成和工作原理；2.掌握船舶轮机自动化控制系统的基本原理和方法；3.理解船舶轮机自动化系统的安全保护和故障诊断方法；4.能够编写轮机自动化控制程序，实现基本的控制功能。
设计内容第一章：轮机自动化系统的基本概念和组成1.轮机自动化系统的概念和分类；2.轮机自动化系统的组成和主要元器件介绍；3.轮机自动化系统的总体功能和性能要求。
第二章：船舶主机控制系统1.船舶主机控制系统的组成和工作原理；2.海水缸配平控制系统的原理和控制方法；3.舵机同步和偏舵控制的原理和方法。
第三章：船舶辅机控制系统1.船舶辅机控制系统的组成和工作原理；2.发电机控制系统的原理和控制方法；3.压缩空气系统控制的原理和方法。
第四章：船舶自动化系统的应用1.船舶自动化系统在船舶操作中的应用；2.船舶自动化系统的优势和不足；3.船舶自动化系统维护和故障处理方法。
实验安排1.实验一：PLC编程基础实验；2.实验二：船舶主机控制实验；3.实验三：船舶辅机控制实验；4.实验四：船舶自动化系统故障诊断实验。
总结本课程设计主要介绍了船舶轮机自动化系统的组成、工作原理及其应用。
通过理论学习和实践操作，使学生了解和掌握了自动化控制系统的基本原理和方法，能够运用PLC等编程工具编写控制程序，实现基本的控制功能。
船舶轮机自动化技术是现代船舶的重要部分，对提高船舶运行效率和安全性具有重要意义。
通过本课程的学习，学生将为今后从事相关职业奠定坚实的基础。
轮机自动化教程---轮机自动化基本概念
• （2）程序控制系统 • 特点：给定值按确定的规律随时间变化，即给定值是确
定的时间函数。
• 系统主要任务：使被控量跟随给定值的变化而变化。 • 实例：主机加速速率限制和程序负荷控制；
辅锅炉自动点火控制。
• （3）随动控制系统 • 特点：给定值随时间变化且无法预知变化规律，即给定
衰减振荡
•
Ψ=0
等幅振荡
•
Ψ<0
发散振荡
• 理想的衰减率
Ψ=0.75～0.9（即衰减比为4∶1～10：1）
结论：Ψ越大，稳定性越好。若Ψ=1，则稳定性最好， 但动态偏差较大、调节时间偏长。
• （2）超调量σp
•
定义： p
ymax y() 100 % y()
• σp越小，稳定性越好，反之亦然。
• 非周期过程的超调量： σp＝0
• 调节器接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与
给定值相比较得到偏差信号，再根据偏差信号的大小 和方向，依据某种调节作用规律输出控制信号送至执 行机构，对被控对象施加调节作用。
• 给定值r：被控量所希望控制的最佳值。被控量的测
偏差值e：被控量的测量值和给定值的差值，即
e=r－z。
• e>0，称为正偏差； • e<0，称为负偏差； • e=0，称为无偏差。
——电、气、液动式自动控制系统。
• 〈2〉按被控参数的名称分类
——温度、压力、水位等自动控制系统。
• 〈3〉按仪表的结构形式分类
——基地式仪表；单元组合式仪表。
• 〈4〉按被控参数给定值的变化规律分类
•
定值控制系统
• 随动控制系统
• 程序控制系统
• （1）定值控制系统 • 特点： 给定值恒定不变。 • 系统主要任务：克服外部扰动影响，维持被控量不变。 • 实例： 主机冷却水温度控制系统；辅锅炉水位控制
《轮机自动化》课程教学大纲
《轮机自动化》课程教学大纲一、本课程的性质与任务轮机自动化属于轮机管理专业的专业课性质。
其目的是讲解轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法，为学生能够适应现代船舶机舱的管理奠定基础。
二、课程简介“轮机自动化”课程讲授轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法。
课程内容包含14个部分，即反馈控制系统的基本概念、调节器基本作用规律、传感器和变送器、执行机构、船舶冷却水温度自动控制系统、燃油粘度自动控制系统、分油机自动控制系统、船用燃油辅锅炉的自动控制系统、阀门遥控及液舱遥测系统、主机遥控系统基础知识、船舶柴油主机气动操纵系统、AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统、监视与报警系统概述和DATACHIEF-C20监视与报警系统。
三、课程知识体系架构及教学要求(一) 理论授课1．反馈控制系统的基本概念1.1反馈控制系统的组成概念：●反馈控制系统、反馈、控制对象、测量单元、调节单元、执行机构、环节、扰动、闭环系统◎输入、输出、设定值、测量值、偏差、被控量、控制量、基本扰动、外部扰动○前向通道、反馈通道、开环控制、复合控制、前馈知识点及应用：●（1）反馈控制系统的基本组成环节●（2）反馈控制系统的传递方框图●（3）反馈控制系统的工作过程●（4）反馈控制系统的分类○（5）自动控制系统的其他形式案例：○柴油主机缸套冷却水温度控制系统1.2反馈控制系统的动态过程概念：●稳态（平衡态）、动态（过渡）过程、阶跃输入、衰减率、超调量、静态偏差、过渡过程时间◎速度输入、脉冲输入、发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、非周期过程、最大动态偏差○正弦输入、振荡次数、上升时间、峰值时间知识点及应用：●（1）控制系统动态过程的概念●（2）控制系统的典型输入信号●（3）评定控制系统动态过程品质的指标案例：●（1）定值控制系统的动态过程●（2）随动控制系统的动态过程2．调节器基本作用规律2.1双位作用规律概念：●双位控制、双位作用规律、压力开关、上限值、下限值、幅差知识点及应用：●（1）双位控制的概念●（2）双位控制的特点●（3）双位控制中被控量上、下限的调整案例：●（1）浮子式辅锅炉水位双位调节器●（2）YT-1226型压力调节器2.2比例作用规律概念：●比例作用、比例系数、比例带◎正作用式调节器、反作用式调节器○量程系数知识点及应用：●（1）比例作用的概念及其表达式●（2）比例作用的控制过程●（3）比例作用的特点●（4）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（5）比例作用的开环阶跃响应特性案例：●（1）浮子式水位比例控制系统◎（2）气动比例调节器2.3比例积分作用规律概念：●积分作用、比例积分作用、积分时间知识点及应用：●（1）积分作用的概念及其表达式●（2）比例积分作用的的概念及其表达式●（3）积分作用的特点●（4）积分时间的概念及其物理意义●（5）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（6）比例积分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例积分调节器2.4微分作用规律概念：●理想的微分作用、实际的微分作用、微分时间知识点及应用：●（1）微分作用的概念及其表达式●（2）比例微分作用的概念及其表达式●（3）微分时间的概念及其大小对微分作用强弱的影响●（4）微分作用的特点●（5）实际微分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例微分调节器2.5比例积分微分作用规律概念：●比例积分微分作用知识点及应用：●（1）比例积分微分作用的概念及其表达式●（2）比例积分微分作用的开环阶跃响应特性●（3）比例积分微分作用的气动实现方法◎（4）比例积分微分作用的集成电路实现方法○（5）比例积分微分作用的数字实现方法案例：●（1）QTM-23J气动PID调节器◎（2）NAKAKITA气动PID调节器◎（3）由运算放大器组成的PID调节器○（4）增量式数字PID控制算法流程3．传感器和变送器3.1船舶机舱常用传感器概念：●温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量传感器、转速传感器、转矩传感器知识点及应用：●（1）各种传感器的测量原理◎（2）信号变换原理案例：◎（1）热电阻、热电偶温度传感器及其转换电路◎（2）滑动电阻式、金属应变片式、电磁感应式压力传感器◎（3）变浮力式、吹气式液位传感器◎（4）容积式、电磁式、差压式流量传感器◎（5）测速发电机式、磁脉冲式转速传感器◎（6）相位差式转矩传感器3.2变送器概念：●变送器、零点、量程、迁移知识点及应用：●（1）变送器的构成原理●（2）变送器零点和量程的概念●（3）变送器的标准输出信号●（4）气动差压变送器的工作原理及其调整方法◎（5）电动差压变送器的工作原理及其调整方法●（6）变送器的应用方法案例：◎（1）气动差压变送器◎（2）电动差压变送器◎（3）变送器测量锅炉水位的实例4执行机构概念：●气开式调节阀、气关式调节阀、阀门定位器、位置反馈知识点及应用：●（1）气动调节阀的类型●（2）气动阀门定位器的工作原理●（3）电动执行机构的组成原理●（4）电/气动执行机构的组合方式案例：◎带阀门定位器的气动薄膜调节阀5船舶冷却水温度自动控制系统概念：●开式冷却、闭式冷却、高温淡水、低温淡水、缸套水知识点及应用：●（1）主机缸套水的冷却方法●（2）主机缸套冷却水温度控制系统的组成●（3）控制系统工作原理及操作方法案例：◎ENGARD型中央冷却水温度自动控制系统6燃油黏度自动控制系统概念：●燃油粘度、燃油粘度控制、燃油温度控制、燃油切换知识点及应用：●（1）燃油粘度控制方法●（2）燃油粘度测量原理●（3）燃油粘度控制系统的组成及其工作原理案例：◎NAKAKITA型燃油粘度控制系统7分油机自动控制系统概念：●操作水、排渣、排水、分油机时序控制、报警知识点及应用：●（1）分油机自动控制系统的组成●（2）控制系统的时序控制过程●（3）控制系统的操作和管理案例：◎ALFA-LAVAL EPC-40分油机自动控制系统8船舶燃油辅锅炉自动控制系统概念：●预扫风、点火、燃烧时序、时序控制器、火焰检测器、风压保护、熄火保护、水位控制、燃烧控制知识点及应用：●（1）辅锅炉的水位双位控制●（2）辅锅炉的蒸汽压力自动控制●（3）辅锅炉的燃烧时序控制过程◎（4）采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制案例：◎采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制实例9阀门遥控及液舱遥测系统概念：●阀门遥控、液位遥测知识点及应用：●（1）阀门遥控系统的功能、组成及原理●（2）液位遥测系统的功能、组成及原理案例：无10主机遥控系统基础知识概念：●自动遥控、手动遥控、起动、换向、能耗制动、强制制动、重复起动、重起动、慢转起动、加速速率限制、程序负荷、转速限制、临界转速回避、负荷限制、应急操纵、越控知识点及应用：●（1）主机遥控系统的组成●（2）主机遥控系统的主要功能●（3）主机遥控系统的分类●（4）车钟系统●（5）起动逻辑回路●（6）换向逻辑回路●（7）制动逻辑回路●（8）转速与负荷控制●（9）主机遥控系统的信号转换和执行机构案例：◎（1）车钟系统实例◎（2）起动、换向逻辑回路实例◎（3）电/气转换器实例◎（4）电/液伺服器实例◎（5）电动执行机构实例11船舶柴油主机气动操纵系统概念：●气动操纵系统、两位三通阀、主起动阀、起动控制阀、气缸起动阀、空气分配器、操作部位切换、遥控、机旁操作、起动油量、可变喷油定时知识点及应用：●（1）气动操纵系统的气源及其分布●（2）机旁/遥控切换●（3）集控/驾控切换●（4）机旁操作时的停车、换向和起动过程●（5）集控操作时的停车、换向和起动过程●（6）驾控操作时的停车、换向和起动过程●（7）VIT动作原理案例：◎MAN-B&W-S-MC/MCE型主机气动操纵系统12 AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统概念：●驾驶台控制单元、集控室控制单元、车钟记录装置、安全保护单元（SSU8810）、数字调速单元（DGU8800e）知识点及应用：●（1）AC-4主机遥控系统的组成●（2）驾驶台控制面板及其功能●（3）集控室控制面板及其功能●（4）AC-4主机遥控系统的主要控制功能●（5）AC-4主机遥控系统在不同车令下的工作过程●（6）AC-4主机遥控系统的参数显示与设置●（7）AC-4主机遥控系统的装置功能试验案例：◎AC-4主机遥控系统的结构组成及其主要操作方法13 机舱监视与报警系统概述概念：●监视与报警、延伸报警、延时报警、报警闭锁、连续监视、扫描监视知识点及应用：●（1）监测参数的类型●（2）监视与报警系统的监测方式●（3）监视与报警系统的组成与功能案例：无14 DATACHIEF-C20监视与报警系统概念：●网络、分布式处理单元（DPU）、远程操作站（ROS）、值班呼叫系统（WCS）、网关知识点及应用：●（1）DC C20监控系统的结构组成●（2）分布式处理单元（DPU）●（3）远程操作站（ROS）及系统功能案例：◎DATACHIEF-C20监视与报警系统(二) 实验授课1.反馈控制系统实验实验内容：单容水柜水位控制系统演示与实操实验要求：（1）结合水位控制系统实验装置了解反馈控制系统的结构组成，熟悉实验装置的管路和信息流程，对反馈控制系统的基本组成环节进行对号入座；（2）将控制对象（单容水柜）、将调节器、测量单元和执行机构连成闭环系统，并投入运行，观察实际水位的变化情况，理解调节过程；（3）通过电脑屏幕观察反馈控制系统的动态过程。
《轮机自动化》课程标准
《轮机自动化》课程标准课程代码：课程类型：理实一体化课程性质：必修课适用专业：轮机工程技术专业总学时：90一、课程性质与作用《轮机自动化》是海洋船舶轮机工程技术〈轮机管理〉专业核心课程，是海船船员三管轮适任考试课程之一，是从事船舶控制设备运行、维护、安装、调试，航运部门机务管理必备的课程。
二、课程目标按照STCW公约（2010修正案）、中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则、中华人民共和国《轮机自动化》课程考试大纲所规定的船舶轮机员（三管轮）适任标准与岗位能力标准，确定本课程的知识目标、能力目标以及素质目标。
（一）知识目标・能表述自动控制系统的基本组成和动态过程形式；・能表述调节规律的类型、作用和特点；・能表述常用传感器、变送器、调节器、执行机构的作用、基本原理和特点；・能表述典型的机舱自动控制系统的作用、组成和工作原理；・能表述主机遥控系统的类型、组成和主要功能；・能表述机舱监视与报警系统的类型和主要功能；・能表述火灾自动报警系统的类型、主要功能和特点。
（二）能力目标・具备变送器、调节器、执行机构等自动化仪表的使用操作与调整的能力；・具备冷却水温度、燃油供油单元、燃油净油单元、燃油辅锅炉、自清滤器、阀门遥控及液舱遥测等自动控制系统的操作与管理能力；・具备主机遥控系统的操作与管理能力；・具备机舱监视与报警系统的操作与管理能力；（三）素质目标・具备良好的职业道德、工作责任心和吃苦耐劳的品质。
具备服从意识与团队协作精神，具有良好的语言表达能力尤其是英语表达能力和涉外事务的处理能力。
・具有良好的行为习惯和人际关系，尊重他人、服从集体。
具有敏捷的情景意识与正确判断能力。
严格遵守劳动合同及涉外纪律，具有良好的通信与沟通能力。
三、课程设计理念与思路课程设置依据：依据STCwlo公约、国家海事局高级船员最新考纲和现代船舶轮机管理的工作需求设置“轮机自动化”课程；同时考虑到“以职业素质为基础，以适岗能力为本位”的教育教学指导思想和航海高职高专学生的认知规律，以满足远洋船舶轮机人才需求、船舶轮机岗位群能力的需求和对于高级船员的适任要求。
轮机自动化基础讲义
开环控制系统精度不高和适应性不强的主要原因是缺少从系统输出到输入的 反馈回路。若要提高控制精度，必须把输出量的信息反馈到输入端，通过比较输入 值与输出值，产生偏差信号，该偏差信号以一定的控制规律产生控制作用，逐步减 小以至消除这一偏差，从而实现所要求的控制性能。 控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程，既控制系统的 输出量对系统的控制作用有影响，即反馈(feedback)。因此，又称为反馈控制。 以液箱水位控制系统为例：
（4）脉冲输入：
1 r (t ) h 0
(0 t h ) (t 0, t h)
r (t ) A sin t （5）正弦输入： 其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。 4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系统过渡过程的各 项性能指标。 采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化） ； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。 一般说来，对系统品质指标的基本要求可以归纳为三个字：稳、准、快。评定 系统过渡过程性能指标的三个方面： （1）稳定性； （2）准确性； （3）快速性。 （1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实际控制系统，至少 要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。 评定指标：衰减率 φ，衰减比N （a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化； （b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。 （2）准确性：被控量偏离给定值的程度 评定指标： （a）定值控制系统：最大动态偏差emax；静态偏差Δys （b）随动控制系统：最大动态偏差emax；超调量δ；静态偏差Δys 。 （3）快速性： 评定指标：过渡过程时间 ts——从扰动发生到被控量又重新趋于稳定达到新的 平衡态所需的时间。
轮机自动化习题集
轮机自动化习题集————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：轮机自动化习题汇编（轮机工程专业）徐善林崔庆渝李作评合编电气自动化系自动化教研室20０3年８月目录ﻫ第一章ﻩ轮机自动化基础知识 .................................................................... 错误!未定义书签。
(一）ﻩ单项选择题........................................................................... 错误!未定义书签。
（二)ﻩ简答题 .................................................................................. 错误!未定义书签。
第二章ﻩ船用自动化仪表 ........................................................................... 错误!未定义书签。
（一)ﻩ单项选择题ﻩ错误!未定义书签。
（二)ﻩ简答题ﻩ错误!未定义书签。
第三章自动控制系统ﻩ错误!未定义书签。
（一）单项选择题 ......................................................................... 错误!未定义书签。
(二)简答题ﻩ错误!未定义书签。
第四章柴油机主机遥控系统ﻩ错误!未定义书签。
(一)ﻩ单项选择题 ............................................................................. 错误!未定义书签。
(二)简答题ﻩ错误!未定义书签。
第五章ﻩ集中监视与报警系统ﻩ错误!未定义书签。
《轮机自动化》课程教学大纲
《轮机自动化》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：NA4012、课程名称（中/英文）：轮机自动化 / Marine Automation3、学时/学分：43/2.54、先修课程：船舶主机、船舶辅机、船舶动力装置控制理论5、面向对象：轮机工程6、开课院（系）、教研室：船建学院船舶与海洋工程系7、教材、教学参考书：教材：轮机自动化，万曼影，上海交通大学出版社，2007年8月教学参考书：船舶动力装置自动化，赵国光，上海交通大学出版社轮机自动化，郑凤阁，大连海事大学出版社二、课程性质和任务轮机自动化是船舶与海洋工程专业轮机工程方向本科生的必修课程，内容涉及电子学、自动控制、仪器仪表、微机控制等学科的知识，是培养具备机电一体化知识复合人材的必备环节。
轮机自动化是船舶自动化的核心，它是一门综合学科，着重于实际系统的应用。
学习本课程后，可掌握船舶动力装置自动化各重要环节的组成和工作原理，为以后学生从事船舶动力装置及自动化的设计打下基础。
本课程各教学环节对人才培养目标的贡献见下表。
三、教学内容和基本要求本课程包括了自动控制、仪表、轮机系统参数自动控制、主机遥控、监视报警等多方面知识。
力求理论与实践相结合，气动控制与电动控制相结合，常规控制与计算机控制相结合，并介绍轮机自动化的最新发展。
第一章轮机自动化基础知识第一节反馈控制的基本概念一、自动控制的基本方式二、反馈控制系统的概念三、反馈控制系统的基本性质四、复合控制系统第二节控制对象的特性一、单容对象的特性二、双容对象的特性三、多容对象的特性第三节调节器的作用规律一、双位式调节规律二、比例调节规律三、积分调节规律四、比例积分调节规律五、比例微分调节规律六、比例积分微分调节规律第四节调节器参数的实验整定方法一、稳定边界法二、反应曲线法三、衰减曲线法四、三种整定方法的比较第二章船用自动化仪表第一节自动化仪表的基本知识一、自动化仪表的主要品质指标二、气动仪表的基本部件三、气动仪表的组成原理第二节 PID调节器一、比例积分调节器二、气动微分调节器三、电子PID调节器第三节执行器一、气动执行器二、电动执行器三、阀门定位器四、电－气转换器第三章参数的自动控制系统第一节柴油机冷却水温度自动控制系统一、直接作用式冷却水温度控制系统二、电动作用式冷却水温度控制系统第二节燃油粘度自动控制系统一、VAF燃油粘度控制系统二、VISCOCHIEF燃油粘度控制系统第三节辅助锅炉的自动控制一、辅助锅炉水位的自动控制二、辅助锅炉燃烧的时序程序控制第四章机舱集中监视与报警系统第一节机舱报警监视概述一、基本概念二、检测传感器三、机舱检测与报警系统四、报警的延伸第二节柴油机工况监视一、曲柄箱油雾浓度检测装置二、柴油机工况的微机检测装置第三节巡回检测一、常规巡回检测装置二、微机控制的巡回检测装置第四节网络型监视与报警系统一、功能和组成二、CAN总线协议与CAN控制器三、基于CAN总线的网络监控系统第五章柴油机主机遥控系统第一节主机遥控的基础知识一、主机遥控的基本概念二、常见气动阀件及气源装置第二节柴油机主机气动遥控系统一、起动逻辑回路二、换向与制动逻辑控制三、主机转速和负荷控制第三节 AC-4主机遥控系统一、AC-4主机遥控系统的组成二、AC-4主机遥控系统的工作原理第四节AC C20主机遥控系统一、AC C20主机遥控系统的组成二、AC C20主机遥控系统的工作原理四、实验（上机）内容和基本要求双容水位控制实验，计算机巡回检测演示实验。
《轮机自动化》课程教学大纲
2
监视与报警
系统和主机 遥控系统实 2
验
面授 面授 面授
习题 习题
完成要求 书面作业 完成要求
书面作业
习题
完成要求 书面作业
面授
习题
完成要求 书面作业
面授 实验
习题
完成要求 书面作业
完成实验 完成要求 实验报告
实验
完成实验 完成要求 实验报告
考核方式 (Grading)
教材或参考资料 (Textbooks & Other
《轮机自动化》课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码 （Course Code）
学时
学分
（Credit Hours）
48
（Credits）
3
课程名称
轮机自动化
（Course Name）
Marine Automation
课程性质 (Course Type)
授课对象 （Audience）
Materials)
其它 （More）
备注 （Notes）
考试 80 ％ + 平时 20 ％ 视上课和实验及作业情况给分
教材: 1．轮机自动化，万曼影，上海交通大学出版社，2007 年 8 月 参考资料:1.船舶动力装置自动化，赵国光，上海交通大学出版社
2.轮机自动化，郑凤阁，大连海事大学出版社
邓真全
课程网址
无
(Course Webpage)
课程简介（Description）
《轮机自动化》是船舶与海洋工程专业轮机工程方向本科生的必修课 程。轮机自动化是船舶自动化的核心，它是一门综合学科，着重于实 际系统的应用。它是电工与电子学、自动控制理论、仪器与仪表、微 机控制等学科的知识在船舶动力装置自动化中的应用，是培养具备机 电一体化复合人材的必备环节。其主要内容包括轮机自动化的基础知 识，船用自动化仪表，船舶柴油机及辅助设备参数自动控制系统，机 舱监视与报警系统，船舶主机遥控系统等。为使学生加深对理论学习 的理解，本课程还配置了三个实验：PID 调节器参数整定，CAN 总线监 视与报警系统，气动遥控系统。学习本课程后，学生可掌握船舶动力 装置自动化系统的组成和工作原理，为以后从事船舶动力装置及自动 化的设计打下基础。
轮机自动化
（2）多圈弹簧管 为了在测低压时增加位移，
可以将弹簧管制成多圈状。 （3） 膜片
用金属或非金属材料做成的具 有弹性的圆片（有平膜片和波纹膜 片）。在压力作用下，其中心产生 变形位移。可测低压。
（4） 膜盒 将两张金属膜片沿周口对焊，
内充硅油。使膜片增加强度。
轮机自动化(1)
( 5 ) 波纹管 位移最大，可测微 压（＜1MPa)。
轮机自动化(1)
主要的参考文献
• 徐善林、崔庆渝编，《轮机自动化》，人民交通出版社 • 郑凤阁编，《轮机自动化》，大连海事大学出版社 • 上海交通大学，《》
轮机自动化(1)
第二章 自动化仪表
• 第一节 基础知识 • 第二节 气动变送器 • 第三节 气动显示仪表 • 第四节 气动调节器 • 第五节 气动执行器
1工程大气压 = 1kg /cm2 = 9.80665×104Pa ≈ 0.1MPa
工程中压力的表示方式有： 表压、负压（真空度）、 差压、绝对压力。 工业中所用仪表的压力指 示值，大多数为表压和差压。
轮机自动化(1)
表压 、绝对压力、负压（真空度）、差压之 间的关系：
p表压 = p绝对压力 - p大气压力
四、气动仪表的组成原理 1、放大环节 2、反馈环节 3、比较环节
图3-14 气动仪表的构成原理轮机自动化(1)
放大环节 • 喷嘴挡板机构＋功率放大器
轮机自动化(1)
起步压力调整
轮机自动化(1)
例：由喷嘴挡板机构和气动功率放大器组成的二级功率 放大器，已知气动功率放大器的放大倍数为16，求喷嘴 挡板机构的压力输出范围 解：因为气动功率放大器的输出气压为（0.02~0.1MPa） 所以喷嘴挡板机构的气压输出范围为
轮机自动化控制讲座-第二章辅助设备的自动控制
图2-1-3 图2-1-4
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4、火焰感受器
1）光敏电阻 图2-1-5 2）光电池 图2-1-7 3）紫外线灯泡
图2-1-6
二、LAE I型辅锅炉燃烧时序控制系统
锅炉起动准备过程、起动过程
图2-1-8
图2-1-10a
图2-1-9
图2-1-10b
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图2-3-9
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生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.12.1220.12.12Saturday, December 12, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。19:56:5419:56: 5419:5612/12/2020 7:56:54 PM
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第二节 FOPX分油机自动控制
一、FOPX分油机的基本工作原理
图2-2-1
二、FOPX分油机自动控制系统的组成
图2-2-2
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1、输入信号 PT1——温度开关（高温） PT2——温度开关（低温） PT3 ——温度传感器 FS ——低流量开关 F14 ——净油流量表 PS1 ——压力开关（净油压力） PS2 ——压力开关（排渣反馈） XT1 ——温度传感器（排渣口温度） WT200 ——水分传感器 图2-2-3 按钮开关
图2-3-1
二、油分浓度监视报警器 图2-3-8 1、光学原理及传感器
图2-3-2 图2-3-3 图2-3-4
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2、电路原理分析 1）测量放大电路 2）显示电路 3）报警显示电路
轮机自动化第二章 第一节 数制与数码71
考点1在数字系统里，按进位的方法进行计数，称为进位计数制。
在日常生活中，我们最熟悉的是十进制数。
还有十二进制、十六进制、六十进制等。
在计算机中，常用的是二进制数。
但是，为了在编写计算机程序书写方便，常用八进制数或十六进制数，下面就来分析各种进制数及其互相转换。
1．十进制数一个十进制数有两个主要特点（）。
（1）它有十个不同的数字符号，即：0、1、2… 8、9。
我们常把这些数字符号叫“数码”，而把这些可能出现的数码总和称为基数。
十进制数的基数就是10 （2）它是逢“十”进位的。
一个数码处于不同的位置（或位数)，所表示的量也不相同。
在一串数字中，每一个数码所表示的量，不仅取决于数码本身，还取决于它所在的位置。
2．二进制数它与十进制数类似，它也有两个主要特点（）。
（1）它的数值部分，只需用两个符号0和1来表示。
（2）它是逢“二”进位的。
因此，不同的数码处于不同的位置（或位数)，所表示的量也不相同的。
3．八进制数类似地它也有两个主要特点（）。
（1)它的数值部分，需用八个不同的数码符号0、1、…6、7来表示。
（2）它是逢“八”进位的。
因此，在不同的数位，数码所表示的值是不相同的。
4．十六进制数它也有两个主要特点（）。
（1)十六进制数有16个数码，即0、1、2、… 9、A、B、C、D、E、F。
（2）它是逢“十六”进位的。
因此，在不同的数位，数码所表示的值是不相同的。
综上几种计数制，可把它们的特点概括为（）。
（1）每一种计数制都有一个固定的基数J，它的每一位可能取J个不同的数值。
（2）它是逢“J”进位的。
因此，它的每一个数位i，对应一个固定的值J i，J i就称为该位的“权数”，小数点左面各位的权依次是基数J的正次幂，而小数点右面各位的权依次是基数J的负次幂。
与此相关，若小数点向左移一位（或数向右移一位），则等于减小了J倍；若小数点向右移一位，则等于增加了J倍。
考点2任何一种进制数，都能转换成其他种类数的进制数。
轮机自动化基础课件--自动控制系统的数学模型
ST
§2-1 物理系统的运动方程式
SISO线性定常系统的微分方程一般形式为：
an
d ny(t) dtn
+
a
n-1
d n-1y ( t )+ d tn -1
L f (t) s2F(s) sf (0) f (0)
L f n(t) snF(s) sn 1 f (0) sn 2 f (0)... sf n 2(0) f n 1(0)
§2-2 传递函数
3、积分定理
F(s) f 1(0)
L f (t )dt
s
s
其中：f 1(0) f (t)dt t0
且00－＋δ(t)＝1
§2-2 传递函数
L[（t)] 0（t)estdt 00 （t)dt 1
三、拉氏变换定理
1、线性迭加 若L[ f1(t)] F1(s), L[ f2(t)] F2(s)
则Laf1(t) bf2(t) aF1(s) bF2(s) a、b为常数
2、微分定理
L f (t) sF(s) f (0) 其中F(s) L[ f (t)], f (0) f (t) t0
1)
3
s 1
2
a2
d ds
s
2 2s (s 1)3
3
•
(s
1) 3
2s
s1
2 s1
0
a1
1 d2
2!
ds
2
s
2 2s (s 1)3
3
•
(s
1)
3
s1
轮机自动化
三通调节阀
M
执行电机
冷却器
三通调节阀
M
执行电机
冷却器
图1-1-1 汽缸冷却水温度控制原理
返回本章
直接作用式冷却水温度控制
膨胀水柜
冷却器
泵
主 机
返回本节
MR-Ⅱ型电动冷却水温度控制系统
一、控制系统的组成及工作过程 图1-1-2 二、电源电路及继电器开关电路 图1-1-3d 三、输入电路和指示电路 图1-1-3a 四、PD控制电路 图1-1-3b 五、脉冲宽度调制电路 图1-1-3c 六、管理要点
C2 R7
D2 D4
R9
增温 D8 R13
D5 T1
R12
返回最近
管理要点
1.面板功能 2.投入使用 3.故障排除通则 4.参数调整
返回本节
第二节 VAF型燃油粘度控制系统
船舶柴油机，尤其是主机，通常燃用重油。 重油的粘度较大，为便于燃油的输送和雾化， 必须对燃油进行加热，并使其粘度值维持在设 定范围内。
C2 R2
R3 R4 R7
_ C3 TU1
W2 R10
_ C4
+ R6 W1
R9
TU3 +
R11
5
_ C4
TU2 +
图1-1-3b
MRV板，比例微分控制电路
返回最近
图1-1-3c MRD板，脉冲宽度调制电路 R10
_
+16V
R8
5 R1
R2
TU1 +
D6
R6
R3 C3
R5
D1 D3
T2
R11 D7 降温
W1
W2 _
C1
R4
轮机自动化控制系统的数学模型
得出一阶系统的阶跃响应是一条指数曲线，如图2-1-2所示
若在 即:
t ≥ 0 时加一个脉冲函数,
f ( t ) = δ ( t ) = L δ ( t ) = 1 K θ (t ) = G ( s ) ⋅ F ( s ) = ⋅1 Ts + 1
图2-1-2 一阶系统的单位阶跃响
t 1 −T 得: θ ( t ) = e T
且当t < 0 f ( t ) = 0, 则对于任一非负实数τ ,
有L ∫ f ( t − τ ) = e −TS F ( S ) ,
或L−1 e −TS F ( S ) = f ( t − τ ) .
f ( t ) = L−1 F ( S ) . 若F ( S ) 为f ( t ) 拉氏变换,则f ( t ) 称为F ( S )的拉氏变换,记作 拉氏逆变换也可通过相应的积分公式进行计算,通常是通过拉氏变换表获得。 例如,有一函数的拉氏变换为 15s 2 + 106 s 2 + 133 F (S ) = 3 . s + 12 s 2 + 35s + 24 为了获得其拉氏逆变换,应首先改写成部分分式和,即
３传递函数的用途 量化系统或环节输入输出之间的函数关系及特征参数． 例如：某控制系统的微分方程为； T
dθ ( t ) + θ (t ) = K ⋅ f (t ) , dt
θ (s)
θ ( t )为输出量 f ( t )
为输入量K和T为常数，设初始条件为零,对上述进行拉氏
G (s) = F (s) = K Ts + 1
图2-1-1 RC电路 电路 u ui (t )为电路的输入量， 0 (t )为电路的输出量．根据电路基本 u 原理， 0 (t ) 与 ui (t ) 之间的函数关系为：
轮机自动化 (2)
轮机自动化引言轮机自动化是指将船舶的动力系统进行自动化控制，使得船舶的操作更加安全和高效。
随着科技的不断发展，轮机自动化在船舶工业中的应用越来越普遍。
本文将介绍轮机自动化的概念、发展历程、技术应用以及未来趋势。
轮机自动化的概念轮机自动化是指利用电子和计算机技术实现对船舶动力系统的自动控制。
通过使用传感器、执行器和控制器等设备，可以实现对发动机、传动系统和船舶驾驶系统的自动化操作。
轮机自动化的发展历程轮机自动化的发展可以追溯到上世纪60年代。
当时，传统的船舶动力系统多由人工操作，效率低下且存在安全隐患。
随着计算机技术的发展，人们开始尝试将自动化技术应用于船舶动力系统。
最初的轮机自动化系统主要是简单的控制和监测功能，如发动机的启停控制和温度、压力的监测。
随着技术的不断进步，轮机自动化功能逐渐增强，包括自动调节功率、自动化巡航和自动化故障诊断等。
轮机自动化的技术应用1. 自动调节功率轮机自动化系统能够根据船舶的运行状态和负载情况，自动调节发动机的功率输出。
通过监测各种传感器数据，系统可以判断当前负载情况，并自动调整发动机的转速和推力，以实现最佳的燃油效率和船速。
2. 自动化巡航轮机自动化系统可以根据预设的航线和速度，自动控制船舶的航向和航速。
通过GPS、陀螺仪等导航设备的数据，系统可以实时计算船舶的位置和航向，并进行自动调整，以保证船舶按照预设的航线行驶。
3. 自动化故障诊断轮机自动化系统能够通过监测各种传感器的数据，实时判断船舶动力系统的工作状态，并进行故障诊断。
一旦发现故障，系统可以快速报警并提供相应的故障代码，方便船员进行相应的维修和处理。
轮机自动化的未来趋势随着人工智能和大数据技术的发展，轮机自动化将迎来更加广阔的发展前景。
未来的轮机自动化系统将具备更强的自学习和预测能力，能够根据历史数据和环境变化进行智能调控。
同时，轮机自动化系统将更加集成化，可以与船舶其他系统进行无缝连接，实现更高效的船舶操作和管理。
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考点1在数字系统里，按进位的方法进行计数，称为进位计数制。
在日常生活中，我们最熟悉的是十进制数。
还有十二进制、十六进制、六十进制等。
在计算机中，常用的是二进制数。
但是，为了在编写计算机程序书写方便，常用八进制数或十六进制数，下面就来分析各种进制数及其互相转换。
1．十进制数一个十进制数有两个主要特点（）。
（1）它有十个不同的数字符号，即：0、1、2… 8、9。
我们常把这些数字符号叫“数码”，而把这些可能出现的数码总和称为基数。
十进制数的基数就是10 （2）它是逢“十”进位的。
一个数码处于不同的位置（或位数)，所表示的量也不相同。
在一串数字中，每一个数码所表示的量，不仅取决于数码本身，还取决于它所在的位置。
2．二进制数它与十进制数类似，它也有两个主要特点（）。
（1）它的数值部分，只需用两个符号0和1来表示。
（2）它是逢“二”进位的。
因此，不同的数码处于不同的位置（或位数)，所表示的量也不相同的。
3．八进制数类似地它也有两个主要特点（）。
（1)它的数值部分，需用八个不同的数码符号0、1、…6、7来表示。
（2）它是逢“八”进位的。
因此，在不同的数位，数码所表示的值是不相同的。
4．十六进制数它也有两个主要特点（）。
（1)十六进制数有16个数码，即0、1、2、… 9、A、B、C、D、E、F。
（2）它是逢“十六”进位的。
因此，在不同的数位，数码所表示的值是不相同的。
综上几种计数制，可把它们的特点概括为（）。
（1）每一种计数制都有一个固定的基数J，它的每一位可能取J个不同的数值。
（2）它是逢“J”进位的。
因此，它的每一个数位i，对应一个固定的值J i，J i就称为该位的“权数”，小数点左面各位的权依次是基数J的正次幂，而小数点右面各位的权依次是基数J的负次幂。
与此相关，若小数点向左移一位（或数向右移一位），则等于减小了J倍；若小数点向右移一位，则等于增加了J倍。
考点2任何一种进制数，都能转换成其他种类数的进制数。
这种数制之间的转换，在计算机中是很有用处的。
为了区别一个数是何种进制数，可在这个数的后面加一个字母来标示，或者，把这个数用括号括起来，在后面用这个数的基数做下角标，例10B、10Q、10D、10H或（10)2、（10)8、（10)10、（10)16，分别表示10这个数是二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数。
1．二进制数与十进制数之间的转换（1)二进制数转换成十进制数这种转换是十分方便的，只要对二进制数按“权数”展开后相加，即可得到十进制数。
（2）十进制数转换成二进制数这里仅介绍十进制整数转换二进制数的方法。
其方法是，对十进制数用二进制的基数2，不断去除要转换的十进制数，直到商数等于零为止,而除一次的余数，就是二进制的数码。
其转换过程可简言为“除2取余”，最先得到的余数是二进制数的最低位a0，最后得到的余数为二进制数的最高位an-1。
2．十六进制数与十进制数之间转换（1）十六进制数转换成十地进制数把一个十六进制数按权数（16i）展开，然后求和，即为十进制数（2）把十进制数转换成十六进制数与把十进制数转换成二进制数的方法类似，只是对要转换的十进制数，用十六进制的基数16连除取余数，最先得到的余数是十六进制数的最低位，最后得到的余数是最高位。
3．任意进制数与十进制数之间转换通常来说，任意进位制数与十进制之间的转换的原理和方法，跟二进制与十进制和二进制与十六进制的转换的原理和方法类似。
4．二进制数与十六进制数之间的转换（1）十六进制数转换成二进制数这种转换是很简单的，只要把每一位十六进制数用相应的4位二进制数表示即可。
（2）二进制数转换成十六进制数若把-个二进制数转换成十六进制数，可把要转换的二进制数从右向左（从低位到高位）每4位分一组，每组用相应的十六进制数表示即可。
最后一组如果不够4位二进制数，其高位用零补足。
5．二进制数与八进制数之间转换二进制数与八进制数之间的转换也是很方便的。
因为八进制数的基数是8，与二进制基数2之间存在81＝23的关系。
因此一位八进制数相当于3位二进制数。
（1）八进制数转换成二进制数要把一个八进制数转换成二进制数，只要把八进制数中的每一位用3位二进制数表示即可。
（2）二进制数转换成八进制数把二进制数从右向左（从低位到高位)，每3位分一组，每组用相应的八进制数来表示即可。
如果高位的一组不够3D1十进制数508所对应的二进制数和八进制数最高位的权数分别为（）。
A．29，83B．29，82C．29，83D．28，82C2.十进制数57所对应的二进制数及该二进制数最低位的权数分别为（）。
A．100111，21B．100111，20C．111001，20D．111001，21C3,有一十进制数62，它所对应的二进制数及该二进制含1的最高和最低的权数分别为（）。
A．111110，26，22B．011111，25，21C．111110，25，21D．011111，26，22.十进制数325所对应的八进制数及该八进制数最高位的权数分别为（）。
A．145Q，102B．145，82C．50sQ，102D．505，82A4.有一十进制数125，它所对应的二进制数和八进制数分别为（）。
A．1111101，175QB．1111101，7DQC．1011111，137QD．1011111，5FQD5.十进制数325所对应的八进制数及该八进制数最高位的权数分别为（）。
A．145Q，102B．145，82C．50sQ，102D．505，82B6.十进制数816所对应的八进制数及该八进制数最高位的权数分别为（）。
A．1460Q，103B．1460Q，83C．330Q，103D．330Q，83C7.十进制数3901所对应的八进制数及该八进制数最低位的权数分别为（）。
A．5747，100B．5747，80C．7475，80D．7475，100C8.有一二进制数01001101B，它的最高位权数及所对应的十进制数为（）。
A．28，77B．27，4DC．26，77D．26，4DA9.十进制数427所对应的八进制数及二进制数最高位的权数分别为（）。
A．653，28B．653，29C．356，28D．356，29D10.有一二进制数011001101B，它的最高位的权数及所对应的八进制和十六进制数为（）。
A．28，CDQ，315HB．27，CDQ，315HC．28，315Q，CDHD．27，315Q，CDHD11.十进制数3901所对应的八进制和十六进制数最高位的权数分别为（）。
A．84，163B．83，163C．84，162D．83，162D12.十进制数115所对应的十六进制数及该数最高位的权数分别为（）。
A．37H，162B．73H，162C．115H，163D．73H，161B13.十进制数289所对应的十六进制数及该数最高位的权数分别为（）。
A．121，103B．121，162C．212，102D．212，163C14.十六进制数CBH所对应的八进制数和十进制数最高位的权数分别为（）。
A．83，103B．83，102C．82，102D．82，101C15.十六进制数5FH所对应的八进制数及十进制数最高位的权数分别为（）。
A．2811Q，103B．2811Q，104C．137Q，101D16.十六进制数5FH，它的BCD码及所对应的八进制数最低位的权数分别为（）。
A．01010111，81B．01111111，80C．10010101，81D．01011111，80A17.十进制数233所对应的八进制数及二进制数最高位的权数分别为（）。
A．351，27B．351，28C．153，27D．153，28D18.有一二进制数10100110111B，它所对应的十六进制数最高位的权数及十进制数为（）。
A．103，537B．163，537C．102，1335D．162，1335B19.有一二进制数101101B，它所对应的十进制数及该十进制数的最高位权数为（）。
A．45，102B．45，101C．55，102D．55，101C20.有一二进制数001100101B，它的最高位权数及对应十进制数最高位权数分别为（）。
A．28，103B．27，103C．26，102D．25，101B21.有一二进制数010001001B，它的最高位权数及对应十进制数最高位的权数为（）。
A．28，102B．27，102C．27，103D．26，102A22.有一二进制数01101011001B，它的最高位权数及对应的八进制数为（）。
A．29，1531QC．29，359QD．210，359QC23.有一二进制数1010101B，它所对应的八进制数及该八进制数最高位的权数为（）。
A．55Q，81B．55Q，82C．125Q，82D．125Q，83B24.有一二进制数，00111100B，它的最高位权数及对应八进制数最高位的权数为（）。
A．28，82B．25，81C．27，82D．26，81D25.十进制数43所对应的二进制数及该二进制数最高位的权数分别为（）。
A．110101，26B．110101，25C．101011，26D．101011，25A26.有一二进制数011010010B，它对应的八进制数最高位权数及所对应的十进制数为（）。
A．83，210B．82，321C．82，210D．83，322C27.有一二进制数1101011010B，它所对应的十六进制、十进制和八进制数最高位的权数为（）。
A．163，103，84B．162，103，84C．162，102，83D．163，102，83A28.有一二进制数10100110111B，它所对应的十进制数最高位的权数及十六进制数为（）。
A．103，537HB．102，537HC．163，1376HD．162，1376HD29.有一二进制数01101011B，它的最高位权数及所对应的十六进制数为（）。
A．27，253HB．26，253HC．27，107HD．26，6BHD30.有一二进制数1010101B，它所对应的八进制数最高位的权数及十六进制数为（）。
A．103，85HB．102，125HC．82，125HD．82，55HA31.有一二进制数00111101111B，它所对应的十进制数的最高位的权数及八进制和十六进制数为（）。
A．102，757Q，1EFHB．103，757Q，1EFHC．102，1EFQ，757HD．103，1EFQ，757HB32.有一二进制数010111001B，它所对应的八进制数最高位的权数及十进制数和十六进制数为（）。
A．83，185，B9HB．82，185，B9HC．103，B9，185HD．102，185，B9HB33.有一二进制数1100110011B，它所对应的十六进制数最高位的权数及八进制和十进制数为（）。