《轮机自动化》课程导学

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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。

轮机自动化教学设计

轮机自动化教学设计简介随着航海技术的不断发展和更新，船舶轮机系统的自动化程度也在不断提高。

为了适应这种发展趋势，我设计了一套关于轮机自动化的教学方案，旨在让学生更有效地学习相关知识，提高自身的实际应用能力。

教学内容本教学设计主要包括以下方面：•轮机自动化知识介绍•轮机自动化系统设计与安装•轮机自动化系统维修与故障排除教学目标通过学习本教学内容，学生将能够：•掌握轮机自动化的相关知识•能够自主设计与安装轮机自动化系统•能够有效地维修与排除轮机自动化系统故障教学方法为了达到上述教学目标，我将采用以下教学方法：1. 理论授课首先，我将通过理论知识的讲解，让学生了解轮机自动化的基本原理与概念。

并通过示意图、模拟器等形式，帮助学生更好地理解相关知识。

2. 实践授课其次，我将针对轮机自动化系统的设计、安装、维修与故障排除分别进行相关实践授课。

通过真实的案例演示，让学生能够更好地掌握相关技能，并提高实际操作能力。

3. 案例分析在教学过程中，我还将引入一些典型案例，对学生进行深入解析，让学生能够更加深刻地理解案例中所涉及的轮机自动化系统设计、安装、维修和故障排除的问题。

4. 课堂交流最后，我还将鼓励和引导学生之间的交流与讨论，让学生能够更好地理解彼此的观点和思路，并进行互相学习和帮助。

课程评估为了确保本教学方案的有效性，我将采用以下方式进行课程评估：1. 课后作业每节课后，我将布置相关作业，以检测学生对所学知识的掌握情况，同时也希望学生能够通过作业更好地加深和巩固所学知识。

2. 实践操作在课程最后，我将安排一系列轮机自动化系统的实际操作，以检测学生对所学知识的综合应用能力和实践操作能力。

3. 期末考试最后，在整个学期结束后，我将通过期末考试来检验学生对整个教学内容的掌握情况，以此来进行成绩评估。

总结通过本教学设计，我相信能够让学生更有效地学习轮机自动化相关知识，提高相关实际应用能力。

希望能为轮机自动化教学提供参考和借鉴，也希望能够吸引更多专业人才加入到船舶技术领域中来。

轮机自动化教程---轮机自动化基本概念

系统；空压机压力控制系统。
• （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》

中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《轮机自动化》是轮机工程技术专业的主要专业课程之一。

课程的教学任务是使学生掌握自动控制原理、自动化仪表、船用辅助设备的自动控制、参数的巡回检测与集中监视、主机遥控、微型计算机在船舶上应用的基础知识；无人机舱主要设备的日常管理方法和技能；为培养具有一定解决问题能力的轮机自动化工程技术人员打好基础。

2.设计思路：（1）自动控制原理自动控制系统的基本概念，对自动控制系统的基本要求，调节对象的特性，控制系统的传递函数，基本作用规律。

重点：自动控制系统的基本概念，对控制系统的要求，调节对象的动态特性和时间常数、容量和容量系数，比例调节（P）、比例积分（PI）调节和比例积分微分（PID）调节规律。

（2）自动控制系统的分析控制系统的阶跃响应，控制系统稳定性和稳定判据，自动控制系统整定。

重点：控制系统的阶跃响应。

（3）自动化仪表自动化仪表的基础知识，自动化仪表常用元件，气动变送器，气动执行器的调试与参数整定及常见故障分析和排除。

其它常用调节器、气动辅件、气动显示仪表、气动执行机构及电动仪表的基本知识。

重点：变送器及变送器的迁移和量程调整原理，比例积分调节器，比例积分微分调节器，气动仪表的调试和调节器的参数整定，气动调节器的常见故障及排除方法。

选做实验一：气动差压变送器及气动调节器的调试。

选做实验二：自动控制系统的参数整定。

要求：能够掌握气动差压变送器及气动调节器的调试与参数整定的原则和基本方法。

（4）自动控制系统实例主机气缸冷却水温度自动控制系统；VAF主机燃油粘度自动控制系统。

重点：VAF燃油粘度控制系统。

（5）辅助机械设备的自动控制分油机程序控制及管理；辅助锅炉水位和蒸汽压力的自动控制，辅助锅炉燃烧时序的自动控制，油水分离器的自动控制。

选做实验三：辅锅炉燃烧的程序控制。

要求：通过实验掌握分油机程序控制的方法，学会基本操作，判断及排除故障的能力，掌握辅锅炉燃烧程序控制的基本原理。

《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。

《轮机自动化原理》课程设计指导书

轮机自动化原理课程设计指导书作者：吴金波华中科技大学船舶与海洋工程学院二○一四年六月制目录目录 (1)1 设计目的 (2)2 设计要求 (3)2.1 仿真分析类 (3)2.1.1 设计工作量 (3)2.1.2 进度安排 (3)2.2 工程设计类 (4)2.2.1 设计工作量 (4)2.2.2 进度安排 (4)2.3 数据采集与处理类 (4)2.3.1 设计工作量 (4)2.3.2 进度安排 (5)3 设计内容及步骤 (6)3.1 基于PLC的主机转速控制试验台设计 (6)3.1.1 设计要求 (6)3.1.2 设计步骤 (6)3.2 IG-500A管道传感器的数据采集及其数据融合 (7)3.2.1 设计要求 (7)3.2.2 设计步骤 (7)3.3 基于改变容积的高精度压力控制系统的设计 (8)3.3.1 设计要求 (8)3.3.2 设计步骤 (8)3.4 基于改变容积的高精度压力控制系统的建模与分析 (9)3.4.1 设计要求 (9)3.4.2 设计步骤 (9)3.5 基于AR模型的舰船运动姿态在线预报算法设计 (9)3.5.1 设计要求 (9)3.5.2 设计步骤 (10)3.6 气囊隔振装置姿态控制仿真研究 (10)3.6.1 设计要求 (10)3.6.2 设计步骤 (11)3.7 面向滑道式小艇收放的自动脱、挂钩装置设计 (12)3.7.1 设计要求 (12)3.7.2 设计步骤 (12)3.8 微小型水下机械手设计 (13)3.8.1 设计要求 (13)3.8.2 设计步骤 (13)4 设计成绩考核 (14)5 几点说明 (15)1 设计目的轮机自动化课程设计是在学生学完专业课程以后进行的一项重要教学环节。

它要求学生初步学会综合运用过去所学的课程知识，作一次基本的技术训练，为搞好毕业设计和今后的工作准备条件、打好基础。

其设计目的如下：1、理想目标：掌握先进过程监测与控制技术，理解控制系统、分析控制策略、甚至设计新型的控制算法和控制系统；2、通过舰船自动化装备和水下作业工具的设计和分析，学习并掌握如何建立对象系统的数学模型，以用于过程参数检测、控制系统的分析、参数整定和控制系统设计；3、了解整个控制系统的设计过程，掌握设计方法，能熟练地运用所学的基本理论知识，正确地解决舰船或水下作业工具某一自动化装置的设计问题。

《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》实验指导书及实验报告剖析

《轮机自动化》实验指导书及实验报告班级姓名学号集美大学轮机工程学院二○一三年三月目录主机遥控系统实验 (1)巡回监测与报警系统实验 (4)附录：轮机模拟器简介 (6)主机遥控系统实验报告 (7)巡回检测与报警系统实验报告 (9)I主机遥控系统实验一、实验目的：1．了解主机遥控系统的组成；2．掌握主机遥控系统的基本原理和操作要领。

二、实验内容：1.主机遥控系统的组成；2.熟悉主机遥控系统的面板功能；3.掌握主机遥控系统的工作逻辑与顺序；4.通过手动或自动操作与调节，使主机遥控系统、安全系统及主机的调速、执行系统达到安全运行状态。

三、实验设备：轮机模拟器。

四、实验初始状态：1．一台柴油发电机供电，发电系统在“全自动模式”状态工作；2．主机已完成备车程序，车钟在停车位置。

五、实验步骤：主机遥控系统主要由车钟系统、主机远距离操纵系统、主机安保系统三大部分组成，它具有机旁、集控室、驾驶室三种操纵模式。

主机遥控系统的主要功能有：1）程序控制功能：正常换向逻辑控制；应急换向逻辑控制；正常起动逻辑控制；慢转起动逻辑控制；重复起动逻辑控制；重起动逻辑控制。

2）转速控制功能：PI转速控制；临界转速自动避让；加速速率限制；程序加、减负荷限制；最小转速限制；手动最大转速限制。

3）燃油限制功能：转距限制；扫气压力限制；手动燃油限制。

4）安全保护功能：自动停车保护；自动减速保护。

5）应急操纵功能：应急运行（越控）；应急停车。

6）模拟测试功能。

7）操纵部位切换功能。

实验步骤：1.检查柴油发电机控制地点：确认柴油发电机机旁起动控制箱“工作模式”选择开关在“遥控”位置。

2.观察集控台上主机遥控系统的状态并起动主机1）检查“港口报警闭锁”按钮的状态；2）检查主机操作地点并起动主机；①将主机机旁操纵台上的操纵地点转换开关转到“ REMOTE”位置，并将“油门转换手轮”与“调速扇形轮”连接。

②在集控台接下“备车”按钮，驾驶台应答。

③在集控台上：遥控起动主机（教员在驾驶台配合车钟），按机动航行状态将车速控制在正车：SLOW52 RPM。

大学轮机自动化基础教案

大学轮机自动化基础教案
一、教学目标
本教学要求，通过大学轮机自动化基础课程的学习，学生能够深入了解轮机系统的基
本原理和性能，能够熟练运用电子技术、控制技术、信息技术等手段进行轮机的设计、维护、管理和控制。

二、教学内容
1. 轮机自动化控制系统
2. 轮机电子技术
3. 主机、辅机和配套设备的自动化控制
4. 轮机数字控制和联网控制
5. 轮机自动化故障诊断与排除
三、教学方法
本课程采用讲解、演示和实验等多种教学方法，结合实际案例和场景，让学生更好地
掌握课程内容。

四、具体教学计划
第一周
1. 轮机自动化控制系统
2. 数字信号与模拟信号
3. 传感器和执行器的使用
第二周
1. 控制系统的反馈原理
2. 电机控制的基本原理
3. 马达控制的基本原理
第三周
1. 轮机电子技术
2. 功率半导体器件
3. 电子电路的基本原理
第四周
1. 主机、辅机和配套设备的自动化控制
2. 针对不同设备的控制方式和方法
3. 实例分析与操作演示
第五周
1. 轮机数字控制和联网控制
2. 工业总线的应用
3. 控制器和PLC编程
第六周
1. 轮机自动化故障诊断与排除
2. 故障分析和处理的基本原则
3. 实验室操作演示
五、教学建议
1. 学生在课前需要自学相关基础知识，认真阅读教材并做好笔记；
2. 以案例分析方式，让学生更好地理解课程内容；
3. 结合近年来的轮机自动化技术发展趋势，更新教材内容和教学方法；
4. 注意引导学生掌握自主学习和实践的能力，鼓励学生参与实验室实践和实际案例的分析与处理。

轮机自动化

一、反馈控制系统的组成
1.控制对象
控制对象是指所要控制的机器、设备或装置，控制对象上所
要控制的运行参数则称为被控量。
例：柴油机气缸冷却水温度自动控制系统
锅炉水位自动控制系统燃油粘度自动控制系统柴油机转速控制系统
《轮机自动化》
反馈控制系统的概念
一、反馈控制系统的组成
2.测量单元
测量单元的作用是检测被控量的实际值，并把它转换成统一的标准信号。常用标准信号：气压信号电流信号电压信号测量单元＝传感器＋变送器《轮机自动化》反馈控制系统的概念 0.02-0.1MPa 0-10mA或4-20mA 0-10V
《轮机自动化》
反馈控制系统的概念
二、反馈控制系统传递方框图
概念
扰动：引起被控量变化的因素统称扰动。特点：扰动是控制对象的输入量分为基本扰动和外部扰动基本扰动：来自控制系统内部的调节通道如：给水调节阀或三通调节阀的改变外部扰动：来自系统外部环境的扰动如：锅炉负荷的变化、柴油机负荷的变化、海水温度的变化等
特点：

反馈有正反馈、负反馈符号是比较算子
正反馈，加强系统输入效应、使偏差增大
负反馈，减弱系统输入效应、使偏差减小一个控制系统中，可能同时存在正反馈和负反馈
《轮机自动化》
反馈控制系统的概念
二、反馈控制系统传递方框图
概念
前向通道：从系统的输入端沿信号线方向到达系统输出端的通道。反馈通道：从系统的输出端沿信号线方向到达系统输入端的通道
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。
主讲教师：曾鸿 kevinzeng2006@

《轮机自动化》课程教学大纲

《船舶动力装置专业课程设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：NA4132、课程名称（中/英文）：船舶轮机专业课程设计/Curriculum Design of Marine Power Plants3、学时/学分 34学时/2学分4、先修课程：机械与工程热物理等专业基础课、船舶主机、船舶辅机，船舶动力装置5、面向对象：轮机工程6、开课院（系）、教研室：船舶海洋与建筑工程学院船舶与海洋工程系7、推荐教学参考书：二、课程性质和任务本课程是船舶与海洋工程专业轮机工程方向本科生的必修课程。

通过本课程的学习和实际的课程设计，期望学生能进一步全面地了解船舶动力装置总体设计思想和技术发展；掌握推进轴系规范设计方法和校中设计、计算方法；主机、传动设备的选型方法；动力装置最优设计方法和计算机辅助设计方法等。

三、教学内容和基本要求《船舶轮机专业课程设计》教学内容分为二大部分，其中第一部分为课堂教学内容，第二部分为课程设计内容。

第一部分课堂教学内容第一章绪论1. 1 船舶动力装置设计的任务、内容和要求1. 2 船舶动力装置设计方法和基本步骤1. 3 船舶动力装置的计算机辅助设计1. 4 船舶动力装置最优设计技术的发展要求：了解并熟悉船舶动力装置设计的任务、内容和要求、设计方法和基本步骤、计算机辅助设计和最优设计技术的发展第二章主推进装置型式及主机选型2．1 概述2．2 主推进装置型式的确定2．3 主机选型论证分析2．4 主机选型的计算机辅助设计要求：基本掌握主推进装置型式的确定基本方法、主机选型论证分析内容及过程以及主机选型的计算机辅助设计方法。

第三章推进轴系设计和传动设备选型3．1 船舶推进轴系设计内容、任务和要求3．2 轴系布置及校中设计3．3 轴系部件设计3．4 传动设备的选型设计3．5 推进轴系的计算机辅助设计要求：掌握轴系布置及校中设计、轴系部件设计、传动设备的选型设计和推进轴系的计算机辅助设计方法。

《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。