船舶电站自动控制系统的概述
PMS
L1060062009-03-10 14:23 电站管理系统PMS，Power management system电站自动化系统的历史与发展船舶电站是船舶的重要组成部分，而电站自动化是船舶自动化的主要内容之一。
电站运行的可靠性、经济性及自动化程度对保证船舶安全、经济航行具有重要意义。
随着船舶向大型化和多功能化发展，对船舶电站提出的要求也越来越高，因而船舶电站在近几十年中有了很大的发展，其发展的突出标志是自动化。
国外船舶自动化一开始大多是从电气部分着手，从最原始的手动本地操纵进化成手动遥控操纵，再进一步发展成半自动控制，最后发展到目前的最高水平的电站全自动控制的无人值班机舱。
早在60年代初期，日本、德国、英国等国就有电站单元自动化装置，如:英国的MMF自并车装置，日本的XET自动并车装置和XPT自动负荷分配装置。
到70年代中后期，人们在单元自动化装置的基础上，把它们系统地组合成成套电站自动化设备，系统可在集控室进行集中控制，如:“里言斯顿”号船上的SEPA电站自动化控制系统，日本“星光”号船上电站自动化系统。
随着微型计算机的发展和推广应用，在80年代初期国外研制成功了微型计算机单机控制系统，如:用在我国“德大”轮上的日本大发公司配套的电站自动化控制系统，广州远洋公司15000吨上使用的丹麦SEMCO公司的APM电动自动化系统。
到80年代中后期，随着微机网络技术的日趋成熟，国外众多国家相继开发研制多微机分布式网络型自动化控制系统，如:西门子、AEG TERASAKI Kongsberg ABB等国际著名的大公司近期的产品，是目前国际上最新技术产品。
我国在船舶电站自动化方面起步较晚，而且计算机技术发展和应用落后于国际水平。
因此，在电站自动化技术方面存在很大差距。
前儿年，国内研制生产并投入使用的电站自动化产品，在技术上大都相当于国外六七十年代的产品，是分立元件单元化控制装置，在测量、控制精度及性能稳定性和可靠性方面均不太理想。
船舶电站自动化
这些专门定义的控制功能键用于向PLC单元 发出PMA 71系统运行模式的选择命令和在系统 运行于半自动控制模式时发出对发电机组的控 制命令等。
使用这些功能按键取代了老一代自动化电 站主配电板上的常规选择开关和按钮，并用液 晶显示板来显示系统设置改变之后的状态，可 以使系统的自动功能更加灵活，各台发电机相 互控制的配合更加方便，也避免了传统硬件手 动选择开关的位置不能自动跟随软件控制而变 化的技术缺陷。
§16.3 船舶电站自动化主要功能简介
GENOP71单元在PMA 71型电力自动管理系统中 所承担的发电机保护和自动并车功能之外，还对 柴油发电机组的控制、船舶电网的监视和发电机 的保护、电网功率的进行管理。
操作键包括两类： 一类是通常的数字（字符）键、“SHIFT”、
“DEL”、“ESC”、“ENTER”和光标移动键等， 用于在查询和修改参数时输入信息。
另一类是在PMA71系统中，专门定义的功能键 “AUTO”（自动模式）、“SEMI”（半自动模 式）、“START”（起动发电机组）、“STOP” （发电机组停车）、“BREAK. ON”（发电机 主开关合闸）、“BREAK. OFF” （发电机主 开关断开）、“DISPLAY”（显示）、 “CONFIRM”（确认）。
TERASAKI公司的电力自动管理系统有 GAC-5 TYPE C、 GAC-16M等
各生产厂家的自动化电站产品在细节方面上会有不 同，但其主要功能还是基本相近的。
下面以SIMOS PMA 71型电力自动管理系统进行说明
16.2.2 SIMOS PMA 71型电力自动管理系统的系统组成
SIMOS PMA 71 型电力管理系统（以 下简称为PMA 71）是SIEMENS公司的新一代 电站自动化产品，安装于我国“泰安口” 等许多远洋船舶。
基于PLC和PPU船舶电站自动控制系统设计
和电流、 发电机的有功功率、功率计 时器、汇流排的电压、 发电机和汇流排的相位角和报警信号等内容。首先 PP U 通过 检测或内 部逻辑运算得出这些数据， 将这些数据储存到固定 的地址中，然后通过 Pr ofibu s 协议配置的 GS D 文件将其传
递到主站 PLC 中；数据从主站 PLC 传到从站 PP U 中，主要 有功率调 节设定值、控制模式、频率 调节设定值、电压调节 设定值和无功功率调节设定值等，同样通过 GS D 文件传输。
1．主站和从站之间的通信框图 由于 S 7-3 00 PLC 具有主/ 从站接口，使用屏蔽双绞铜线很 方便与 P PU 进行连接。而分站 S 7- 20 0PLC 增加一个 EM 27 7 P rofib u s- DP 模块，即可以实现主/ 从站连接，具体框图见图 5。
总站 S7- 300PLC
Pr of i bus
数据块。 这样，主站可以与之交换任 何类型的数据。首先将
船舶电站及自动化控制系统
第一节
船舶电力系统基本知识
• 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择 2. 电站容量的确定与发电机组台数的选择 ⑴. 满足船舶在各项运行工况下用电量的需求 ⑵. 每台发电机组的最高负荷为80～85%左右 ⑶. 必须设有备用发电机组 ⑷. 一般应选用同容量同型号的发电机组 ⑸. 使用的发电机组台数应尽可能少些，一般选用三台发电 机组
6）根据上述计算，选择发电机组的功率和数量，并核算各工况下发电 机的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功率，最后用Pmax 来校验发电机的过载能力是否满足
第一节
• 五、船舶电网 1. 船舶电网的线制
三相三线绝缘系统 三相四线系统
船舶电力系统基本知识
M
a) 三相三线绝缘系统
M
利用船体作中性线回路的三相三线系统
船舶电站及自动化
第一章 船舶电力系统与配电装臵
第一节 船舶电力系统基本知识
第一节
船舶电力系统基本知识
• 一、 船舶电力系统的组成
电源∶ 电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装臵
配电装臵∶ 配电装臵是对电源和负荷进行分配、监视、 测量、保护、转换、控制的装臵 电网∶电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间 的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒体 负荷∶ 电动机、电加热器、照明等
图 1-5 MCCB t 2 , I21 M MCCB
G
ACB t 1 , I1 MCCB t 2 , I22
t 3 , I31 M MCCB M t I
3 , 32
船舶电网短路保护示意图
第一节
• 六、船舶配电装臵
船舶电力系统基本知识
1. 船舶配电装臵分类
⑴. 主配电板 ⑷. 岸电箱 ⑵. 应急配电板 ⑸. 分配电箱 ⑶. 充放电板
船舶电站自动调载的PLC控制系统
脉 冲 计数 问题 ，在 Ｐ Ｃ 内部 均 设 为计 数 器 ，这种 Ｌ
计 数器 可 接 受 外 部现 场 送 来 的 计数 脉 冲 的 宽度 大
于 Ｐ Ｃ 的一个 扫 描 周 期 才 能 正确 计 数 。 由于 Ｌ
制 系统 实 现船 舶 电站 自动 调频 调 载 ｌ。 Ｊ Ｊ
Ｆ ２ 型 Ｐ Ｃ计 数 的 最 高计 数 频 率 可 达 ６ Ｈ ， ＸＮ Ｌ ０ｋ ｚ
中图分类号 ：Ｔ Ｉ Ｐ ７ Ｍ３ ２ ３ Ｔ
文献 标识码 ：Ａ
Ｐ Ｃ Ｃｏ ｔｏ ｙｔｍ ｔ ｔｍａｉ Ｌ ａ ｊ ｓｍｅ ｔ Ｌ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｗｉ Ａｕｏ ｔ ｏ ｄＡｄ ｔ ｎ Ｓ ｈ ｃ ｕ
ｉ ｉ ｗｅ ｔ ｔｏ ｎ Ｓｈ ｐ Ｐｏ ｒ Ｓ ａ ｉ ｎ
船 电技 术 ｊ 控制技术
船 舶 电站 自动调载 的 Ｐ Ｃ控制 系统 Ｌ
王英 月
（ 商 局 重 工 （ 圳 ） 有 限 公 司 ，广 东 深 圳 ５ ８ ０ ） 招 深 １００
摘
要 ：为 了实现船 舶 电力系统 的 自动 化 ，最大 限度保 持供 电 的连 续性 ，提 高供 电设备 的安 全可靠 性和供 电
质 量 ，本 文采用 Ｐ Ｃ控制 系统 ，通过 Ｐ Ｃ相 应的模块 来实现 参数 的检测和 自动 并车 ，使频 率 自动调 整和 有功 Ｌ Ｌ 功 率的 自动 分配 。文章介 绍 了 Ｐ Ｃ控制 系统实 现船舶 电站 自动 调频 调载 的基 本 原理及软 硬件 实现的方法 。 Ｌ 关键 词 ：船 舶 电站 频率 调节 功率调 节 ＰＣ Ｌ 文章编 号 ：１ ０ —８ ２ （ ０ ０ ｌ ０ ００ ０ ３４ ６ ２ １ ）１一 ５ ．５ ０
船舶电站的组成
船舶电站的组成
1. 发电机：船舶电站的核心部件，通常由柴油机驱动。
发电机负责将机械能转化为电能，为船舶提供所需的电力。
2. 电动机：船舶电站包含多个电动机，用于驱动不同的设备和系统，如推进器、舵机、泵、压缩机等。
电动机通过接收电能并将其转化为机械能来开动和控制这些设备。
3. 电池组：电池组通常与发电机并联使用，作为备用电源，在发电机停运或需要额外电力时提供电能供应。
电池组还可用于启动发电机，并在需要加速或减速时提供额外的电力。
4. 控制系统：船舶电站的控制系统主要用于监测和控制电站的各个部件和系统的运行状况。
控制系统可以实时监测电压、电流、温度等参数，并根据需要对发电机、电动机和其他设备进行自动控制。
5. 配电系统：配电系统负责将发电机产生的电能分配到船舶的各个设备和系统中。
通常，配电系统包括主配电板、分配电板和电缆，以确保电能能够高效传输到所需的位置。
6. 冷却和润滑系统：船舶电站中的发动机和一些电动机需要冷却和润滑系统来保持其稳定运行。
这些系统包括水泵、冷却塔、油泵、油箱等。
7. 控制台和监控系统：控制台是用于操作和监控船舶电站的中央控制点。
监控系统可提供电站的实时状态和运行数据，以便
操作员可以及时发现并解决潜在问题。
此外，船舶电站还可能包括其他附属设备和系统，如主变压器、逆变器、电容器等，以满足船舶特定的电力需求和航行要求。
船舶电站自动化
船舶电站自动化概述船舶电站自动化是指利用电子技术和自动化控制技术对船舶的电力系统进行监测和控制的一种智能化管理方式。
随着科技的不断进步和船舶技术的不断发展，船舶电站自动化已经成为现代船舶必备的重要系统。
本文将介绍船舶电站自动化的定义、作用、组成和优势。
定义船舶电站自动化是指通过自动化技术对船舶电站的各种设备和系统进行监测、控制和管理的过程。
通过对电力系统进行集中管理和自动化控制，可以使船舶的电力系统更加稳定可靠，并提高船舶的安全性和工作效率。
作用船舶电站自动化系统的主要作用有以下几个方面：1.提高电力系统的可靠性：通过实时监测电力设备和系统的状态参数，及时发现故障，并采取自动化控制措施进行处理，从而提高电力系统的可靠性和稳定性。
2.提高船舶的安全性：船舶电站自动化系统可以监测船舶电力系统中的各种参数，并在发生异常情况时自动切换到备用设备或系统，保证船舶的安全运行。
3.提高工作效率：通过自动化控制和智能化管理，可以减少人工操作和维护工作，提高工作效率，并降低了人为操作的错误率。
组成船舶电站自动化系统主要由以下几个组成部分：1.监测系统：监测系统是船舶电站自动化系统的核心部分，它通过各种传感器和仪器对电力设备和电力系统的各种参数进行实时监测，并将监测数据传输给控制系统。
2.控制系统：控制系统用于对船舶电力设备和电力系统进行自动化控制。
它可以根据监测系统提供的数据，自动判断电力系统的运行状态，并根据预设的控制策略进行相应的操作和控制。
3.通信系统：通信系统负责将监测系统和控制系统之间的数据传输，包括传感器与监测系统的数据传输以及控制系统与电力设备的指令传输。
4.软件系统：软件系统是船舶电站自动化系统的控制中心，负责处理和分析监测数据，并制定相应的控制策略和操作指令。
优势船舶电站自动化系统具有以下几个优势：1.提高生产效率：通过自动化控制和智能化管理，减少了人为操作的时间和错误率，提高了船舶的生产效率和工作效率。
船舶电站船舶电力系统概论
船舶电站
指在船舶上将一次能源转 换成电能，供给船舶电气 设备使用的场所。
船舶电网
指在船舶上将电能传输分 配给各用电设备的网络系 统。
船舶电力系统的组成与功能
组成
主要由原动机、发电机、主配电板、应急配电板、分配电板 等组成。
功能
负责将原动机产生的机械能转换成电能，并通过配电板进行 分配和控制，以满足船舶电气设备用电需求。
船舶电站的故障诊断与处理
故障诊断
通过监测船舶电站的运行参数和状态，对异常情况进 行诊断，确定故障类型和原因。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的措施进行修复或更换故 障部件，尽快恢复船舶电站的正常运行。
船舶电站的安全管理
安全操作规程
制定并执行安全操作规程，确保操作人员在进行船舶电站操作时遵循安全规定，防止误操作导致事故 。
的可维护性和可扩展性。
智能船舶对电力系统的需求
智能船舶需要更加先进的电力系统来满足其需求。例如，智能船舶需要采用更加先进的 能源管理系统，实现能源的合理分配和利用；需要采用更加先进的电力储存技术，实现
电力的稳定供应；需要采用更加先进的通信技术，实现电力系统的远程监控和维护。
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船舶电站的操作流程包括启动、并车、调频、调压、 停机等步骤，以确保船舶电力系统的稳定运行。
船舶电站的维护与保养
日常维护
对船舶电站进行日常巡检，检查发电机组、变压器、配 电设备等是否正常工作，及时发现并处理潜在故障。
定期保养
按照规定的周期对船舶电站进行全面保养，包括更换润 滑油、清洗冷却系统、检查电气连接等，以保持设备良 好的工作状态。
变压器
工作原理
基于PLC MCGS PPU的船舶电站的设计
基于PLC MCGS PPU的船舶电站的设计
PLC MCGS PPU是一种船舶电站控制系统，它能够实现对船舶电站的各项设备进行自动控制和监控，保障了船舶电站的安全和稳定运行。
船舶电站设计的关键是确定各种设备的数量和功率，以及确定各种设备之间的配套关系和互联方式。
在设计船舶电站之前，需要对船舶进行全面的概念设计和系统集成设计，以确保电站满足船舶的功能需求和性能要求。
PLC MCGS PPU控制系统的主要组成部分包括PLC系统、控制台、触摸屏、控制器和通信设备。
PLC系统作为整个控制系统的核心，负责控制和监测电站的各项设备，包括发电机组、蓄电池、配电系统、空调系统等。
PLC MCGS PPU控制系统采用先进的控制算法和数据采集技术，能够实现对电站设备的精细控制和监控。
控制台提供人机界面，使得操作人员可以直观地了解电站各项设备的运行情况和工作状态，及时进行调整和维护。
触摸屏作为电站控制系统的重要组成部分，可以实现人机直接交互，使得操作更加方便和直观。
控制器负责对PLC系统进行数据采集和控制操作，保障电站设备的稳定运行。
船舶电站自动控制系统的设计分析
船舶电站自动控制系统的设计分析1. 引言1.1 研究背景船舶电站自动控制系统是船舶上至关重要的系统之一，其功能涵盖了船舶发电、能源管理以及船舶安全等多个方面。
随着船舶规模的不断增大和功能要求的提高，船舶电站的控制系统也变得愈发复杂和精密。
在过去的几十年中，船舶电站自动控制系统的设计和应用取得了许多进展。
随着现代技术的发展和船舶行业的不断发展，人们对船舶电站自动控制系统的性能和功能要求也在不断提高。
研究船舶电站自动控制系统的设计与优化，对提高船舶能源利用率、降低船舶运行成本、提高船舶安全性具有重要意义。
通过深入研究船舶电站自动控制系统的设计与分析，我们可以更好地了解系统的工作原理和特点，指导实际工程中的应用和改进，从而提高船舶的能源利用效率和运行安全性。
本文将对船舶电站自动控制系统的设计进行详细分析，并探讨其未来发展方向。
1.2 研究目的研究目的是为了通过对船舶电站自动控制系统的设计分析，探讨如何提高系统的性能和稳定性，以满足船舶在不同工况下的电力需求。
通过深入研究系统设计的关键要素和控制策略的选择，更好地了解系统的运行机理和优化方向。
通过对系统性能的分析和评估，找出系统存在的不足之处并提出改进建议，以提高系统的可靠性和效率。
最终，通过本设计分析的研究，为船舶电站自动控制系统的未来发展方向提供参考和借鉴，促进相关领域的技术创新和进步。
2. 正文2.1 船舶电站自动控制系统的概述船舶电站自动控制系统是船舶上的一个关键设备，其主要作用是监控和控制电站内部各种电气设备的状态和运行情况，确保船舶电力系统的安全稳定运行。
船舶电站通常由发电机、变压器、配电盘等组成，而自动控制系统则负责监测这些设备的运行状况，并根据需求进行调节和控制。
系统架构。
船舶电站自动控制系统通常包括监控单元、控制单元和执行单元。
监控单元负责收集各种传感器的数据，并进行数据处理和显示；控制单元则根据监控单元的数据进行决策和控制操作；执行单元则执行控制单元下发的指令，实现对电站设备的控制。
船舶电站综合控制系统的设计
船舶电站综合控制系统的设计1船舶电站系统可实现的控制功能1)同步发电机的单机控制．同步发电机的使用与维修;同步发电机的调频调压控制;发电机组自动启动、自动停机;发电机外部短路保护;原动机预润滑预热控制［3］．2)2台同步发电机组手动准同步并车操作．船舶电站面板上装有电压表、频率表、同步指示器．并车的条件是电压相等、频率相等、相位相等．手动准同步并车装置就是要测量及调整这些参数．同步发电机的电压、频率的调节通过变频器上的旋钮来改变原动机频率来调节，观察面板电压表、频率表的指示．检查2台发电机的相位角是否一直是通过同步表来指示．参数调整与发出并车命令均为手动控制．3)2台发电机组的自动准同步并车操作，如图1所示．通过电量变送器采集发电机端电压、频率、相位，将其转换为4～20MA电流，或0～5V电压进入到PLC的A/D模块变为数字量，将运行中的发电机参数(数字量)作为给定值，待并发电机的参数作为当前值，在PLC中进行PID运算，将运算所得的偏差通过D/A转换成模拟量来调节变频器，使2台电机的参数无限接近，达到允许并车的范围内，由PLC发出合闸命令．4)船舶自动化电站的自动保护功能．①过载保护：通过在操作屏上手动增加负载，使PLC接收一定的数据作出判断，并执行相应的卸载操作．②发电机外部短路保护：由并机模块来控制，当发电机电流为额定电流的5～10倍，瞬时动作，跳闸．③欠压保护：由并机模块控制．当电压低于额定电压的70%～80%时，跳闸．④逆功率保护：由逆功率保护继电器完成．⑤定子绕组内部短路保护，对于额定功率大于1000kW的发电机组，当发电机运行主开关未合闸时，发电机电流＞130%额定电流，则发电机自动消磁保护．5)船舶自动化电站的自动检测报警功能．①实时动态显示，柴油机的各项数据以及电路中的各项参数．②所有测量数据能自动记录，同时报警和消警信息也能自动记录．③报警通过“光”显示．④启动和停止的时候会带来参数的偏离，防止误报警．2船舶电站自动化控制系统的设计船舶电站自动化控制系统的设计，如图2所示．船舶自动化电站硬件系统：主要由触摸屏、PLC、变频器、岸电屏、并车屏、系统屏机组控制柜、电量变送器及同步发电机组构成．其中触摸屏、PLC、变频器为控制系统核心设备．通过操作触摸屏可对电站各项数据进行监控和各项功能的控制．监控界面通过实时动画、状态显示开关及数字和模拟表头显示，跟踪显示船舶电站的运行状态，利用其功能按键可以完成对电站设备的操作．发电机组设有机旁控制和远程控制功能．配有1台电脑，可实时监控整个系统的运行状态与数据的记录．系统设计基于Profibus－DP总线结构、传感器以及一些智能仪表采集现场的工作信号，这些工作信号经过信号变换处理后，送入PLC的信号处理模块．PLC再根据这些参数反映出的现场的工作状况进行控制．通过Profibus－DP总线，PLC的CPU模块可以周期性地自动交换FO模块的数据(过程映像数据交换)．而Profibus－DP总线又可与工业控制计算机相连，进行数据通信．这样工控机的操作指令就可以通过Profibus－DP总线下发给PLC，实现对现场设备的过程控制．而工控机作为操作控制级计算机，又可以协调与管理级计算机之间的通信，配合完成全船的综合监控．1)调试界面．触摸屏人机界面可以作为船舶自动化电站调试界面，显示电站运行的实时参数以及重要数据，可以作为系统调试时的重要依据．2)监控管理．监控管理可分为自动、手动与遥控3种方式：自动模式为PLC控制器根据船舶电站运行情况，自动控制和管理船舶电站的各个设备;手动模式为人工通过控制屏实现对电站的功能控制;遥控模式为操作人员通过船舶自动化电站人机界面远程遥控电站的设备运行．3)数据收集．系统通过各种传感器、互感器以及继电器等设备将船舶电站的各种数据、状态信息采集起来，传送给EDA 和PLC，并由各个仪表和人机界面显示出来．监控软件将数据存储起来，并传送给PC机．4)网络通讯．本系统采用Modbus通讯协议，通过网络通讯设备与PC上位机相连，将船舶自动化电站的数据及状态信息采集、传输、存储和处理，使数据资源在网内共享，便于实现系统的集散控制．5)信号通讯．设备通讯除上述采用以太网通讯以外，PLC与EDA主要以硬件接线和ＲS485通讯方式进行信息的相互传递．3结论船舶电站综合控制系统的设计。
船舶电力系统概述
主讲人 吴志良
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船舶电站及其自动装置
绪言
船舶电站：在舰船上将非电形态的能量转换成为符 合要求的电能并向船舶电网供电的设备的总称。
船舶电站的发展史：
四、五十年代前直流电制（调压、并车简单，调速 平滑、广）
四、五十年代后伴随自激恒压发电机的发展，交流， 电制成为主流（维修、保养简单，动力与照明隔离）
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2 配电网络
主（应急）电盘------用电设备之间的网络 1） 分类： 主电网（一次、二次网络）、应急电网、临时应急电
网（蓄电池）、弱电电网 2） 主电网的结线方式
主要有三种结线方式：放射式、环式和树干式。 (1) 放射式：所有馈电线均出自主配电板 优点：便于集中控制 缺点：主配电板出线头多（尺寸也需相应地增 (2) 环式： 优点：每个负载双路供电，可靠性高，生命力强 缺点：维修保养复杂，造价高 因此只有要求高可靠性的军舰和客船才使用此种结线方式。 (3) 树干式： 配电网络像树干似整地理p分pt 布。（应用较广）
1）发电机控制屏
功能：监控发电机组 1屏/机
组成：四部分
A：调节装置
发电机控制屏一般包含有励磁调节AVR及无功分配
装置、发电机自动并车装置、发电机自动调频调载
装置等。
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B： 控制装置 发电机主开关ACB、调速马达开关等
C：检测装置 主要由各种仪表、互感器组成。 D：保护装置
短路、过载、欠压保护、逆功率保护、自动分级卸载
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用电设备按功能分类：
1）动力装置用辅机：主海水冷却泵、淡水冷却泵等， 2）甲板机械：包括锚机、绞盘、舵机、起货机、
舷梯绞车； 3）舱室辅机：包括生活用水泵、消防泵，舱底泵、
船舶电站自动控制系统的设计
备都需要使用电能， 因此在船上都配备有独立 的电 站 。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 ， 使船
舶 电站 日趋 复 杂庞 大 。随着 船舶 向大 型化 和 多功 能
１ 船 舶 电站 自动 化 系统 的作 用
组；
化 的发 展 ， 船 舶 电站提 出的要求 也越 来越 高 ， 对 其发
展 的 突出标 志是 高容 量 和 自动化 ¨ 。 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 。２ ０ 世纪 ９ ０年代 以来 ， Ｐ Ｃ或 工 控 机 为 核 心 的 电站 以 Ｌ 自动 控制 系统 逐 步使用 在船 舶上 。船舶 电站 自动 控 制系 统集 成 了船 舶 电 站 的 能 量 管 理 和 状 态 监 控 显
（ ） 汇 流排 不 带 电 的状 态 下 ， 发 动机 组 自 ３在 使 动 接人 电网 ， 限 制在 该 状 态 下 有 两 台机 组 或 更 多 要 的机组 同时接 人及 短路 后 多次接 入 的尝试 ；
（ ） 电机组 自动准 同步并 车 ； ４发
［ 收稿 日期 ］０ ０—０ ２１ ５—１ ０ ［ 作者简介 ］ 范大鸣（ ９ ０ １ １８ ． １一） 女 ， ， 辽宁人 ， 讲师 ， 硕士研究生 ， 主要研 究方向 ： 电力电子与电力传动。 ３ ９
体积 质量 大 大减 小 ， 工作 可靠 性大 大 提高 ， 控制 方式
０ 引 言
船舶 犹 如 一 个 可移 动 的海 上城 市 ， 的许 多 设 它
也 由硬件 控制 变 为 以软件 控制 为 主 ， 功能 的组 合 、 使
船舶电站自动准同步并车的PLC控制系统
管输 出 ｌ套
Ｊ Ｏ ＮＢ ＣＯ ｌ
Ｌ Ｂ２ Ｄ ＢＤ４ Ｄ ．
甲
Ｌ Ｂ２ Ｄ ＢＤ８ Ｄ ．
一
Ｒ
（） ２ ４路 Ｅ ３ Ｍ２ １模拟 输入 （） ３ ２路 Ｅ ３ Ｍ２ ２模拟 输 出
２ 工 作 原 理
在满 足船舶 电 站并 车条 件 的 情 况下 ， 用 准 同 采 步并 车方式 将船 舶 发 电 机投 入 电 网运行 ， 以使 冲 可 击 电流很小 ， 电网及 发 电机 本 身 没有 扰 动 。准 同 对
图 １ 自动 并 车 装 置 原 理 图
在运 行 过程 中 ， 还有 必 要 的 信息 显 示 （ 电压 值 、 频率 值 、 断路器 位置等 ） 报警 及保 护操作 。 ，
为并 车操 作 。在船 舶 电力 系统 运 行 中 ， 同步 发 电机 的并 车操 作 是一 项 基本 操 作 ， 为频 繁 。随 着 船舶 极 电力 系统 容量 的不 断 增 大 ， 舶 发 电机 的单 机 容量 船 也 越来越 大 ， 不恰 当的 并 车 操 作 将 导 致 严 重 后 果 。 因此 ， 究船舶 同步发 电机并 车操作 的新方法 ， 高 研 提 其 自动化 水 平有重 要 的现实 意义 。
接 近 ０ 即 一 一 ｎ Ｏ ， 。
提 要 介 绍 了船 舶 同 步发 电机 准 同 步 并 车 Ｐ Ｃ Ｌ
此 时 ， 联断路 器 主触头 即 可接通 。 并
控 帝 系统 的 工作 原理 、 件 组 成 及 软 件 设 计 。 重 介 绍 】 硬 着 了其压 差 、 差 的 调 节 及 同步 合 闸判 定 的 实现 。 频
绪论
绪论船舶电站自动化是无人机舱的一个重要部分，是国内外船电专家一直在探索和研究的课题。
国外成熟的控制模式为船舶电站自动控制装置与PLC或继电器控制电路配合，形成对船舶电站的自动控制。
本课题研究以TI公司TMS320LF2407A为核心控制器的船舶电站自动控制装置，在Siemens S7．200完成的上层管理功能的配合下，实现船舶电站自动控制，其研究对船舶电站自动化实现与发展是一次有意义的尝试和探索。
1．1船舶电站自动化概述机舱自动化从整个发展过程来看，大致为每10年发生一次飞跃，20世纪30年代出现液压控制技术，20世纪40年代出现电气控制技术，20世纪50年代出现电气一机械控制技术，并发展了单项自动控制设备，20世纪60年代出现气动控制，并随着主机、辅机和各种自动化设备的可靠性日益提高开始发展遥控技术。
1961年日本“金华山丸"号远洋货船交付营运，标志着船舶自动化的开始。
船舶电站自动化是机舱自动化中的重要组成部分之一。
船舶电站自动化装置，从60年代采用继电器控制技术及其后来的晶体管分立元件控制技术到70年代的小规模集成电路及其后来的中大规模集成数字、模拟电路控制技术，至80年代的微处理控制技术，90年代的PLC 控制技术，约在70年代末已形成了比较完善的船舶自动电力管理系统。
船舶电网失电会造成整船瘫痪，电站的可靠供电是全船所有设备正常运行的必要条件，电站可靠供电的保证则取决于电站控制系统及电站机组、发电机控制屏等方面。
船舶电站自动化管理功能按三大系统细分大概有：控制系统：1)发电机组的自动起动控制；2)发电机组的自动并车操作；3)并联运行中功率的自动分配、转移和电网频率的自动调整；4)取决于负荷大小的发电机组运行台数管理；5)大功率负荷投入管理。
安全系统：1)发电机组机、电故障的自动处理与报警及负载自动分级重合闸；2)发电机组自动或故障状态下解列、停机控制；31发电机组的安全保护。
监视及报警系统：1)发电机组运行状态显示、故障监视、故障诊断及自动记录；2)运行中系统给定参数的监视与修改。
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１ 引言
船 舶 电站 自动 控 制 系 统 也 称 船 舶 电站 自动 管 理 系统 ，能 够监 测 电网重要 设备 的运 行状 态 ，控 制 发 电机 组 与主配 电板 。在各 工况 下 ，通 过对 电站 状 态 的合 理调 节 ， 确保 电站 持续 、 可靠 与 经济 的运 行 ， 保 证 电力 的持 续供给 与 品质 。随着 现代 船舶 电站 自
ＭＭＦ自动并 车和 ＸＰ Ｔ 自动 负荷 分配装 置 ： ７ ０年 代
后 ，形成 了功 能齐 全 、性能稳 定 的并 由数字 集成 电 路 和 线 性 模 拟 集 成 电 路 组 成 的 控 制 系 统 ， 如 Ｓ Ｉ ＭＥ ＮＳ公 司 生产 的 Ｅ Ｅ Ａ ． ２ ２ ；８ ０年代 ，随着 微 型
司 的产 品及 我 国上 海 船 舶运 输研 究 所 的 Ｃ Ｙ８ ８ ０ ２ Ｃ 等 ，这 些控 制系 统 在各种 船舶 电站 控制 中得到 了较
广 泛 的应用 。
型其他 船舶 提供 参 考。
关键词 ：船 舶 电站 自动控 制 Ｐ ＭＳ
２ 现 代 船 舶 电站 自动化 系统 的作 用 与 功 能
研 究 方 向 ：船 舶 电气 自动 化 。
６ 科技与 管理 ２ ０ １ ３ ／ ３
《 科 技 与管理 》２ ０ １ ３年 第 ３期 负荷 可直 接投 入 ，当 电 网功 率 余量 不 富裕 时需待 备 用 机 组启 动投 入 电网并 联运 行后 ，才允 许 大负荷 启
动。
等 电器 的状 态显 示在 显示 屏 上 ，形成 友好 的人 机 界
电 网及 并 网后执 行恒 频与 负载 分配操 作 。
（ ３ ）汇 流 排监 测 。测量 汇 流排 即测 量 电网 的
电压 、电流等 电气 参数 ，供 总体控 制单元 计算 与判
断 电网的功 率余 量 ，以决定 启动备 用机 组投入 电网 还 是解 列一 台 多余 在 网机 组 。 （ ４ ）发 电机组 监 视 和 电 网监 视 器 。作 为 安 全
动 化程 度 的 日益 提高 ，船舶对 电力供应 的依 赖性 越
会 影 响此 台发 电机 组 的正 常作 业 ，对其他 机组 无任
何 干扰 。 （ ２ ）并 联运 行 控 制 器 。 由 自动 并车 装 置 与 自
来越大 ，高安全性和高可靠性 的船舶电站 自动化系 统 已经 成 为现代 船舶 不可缺 少 的重要 系 统之一 。
面。
工 程 船 舶 典 型 电 站 自动 控 制 系 统 通 常 主 要 由
（ ６ ）重 要 负荷 自动 分 级重 合 闸和 非 重要 负 荷
Ｐ Ｃ 工 作站 、柴 油发 电机 控制 模 块 、汇 流排 联络 开 关控制模块 、现场 总线 （ 通 常用 Ｃ ＡＮＢ ＵＳ、 ＭＯ ＤＢ ＵＳ 、Ｐ ＲＯ Ｆ Ｉ Ｂ ＵＳ ） 、控 制 软件 等 组 成 ，系 统 主 要通 过各 种 硬 件控 制 模 块 和 软 件 编 程 实 现 对 柴 油发 电机 、轴 带发 电机 、配 电板 主开关及 汇 流排 联 络 开 关等 的 自动控 制 。 如 我 司建造 的 ＵＴ ７ ８ ８船 电站 管 理 系统 Ｐ ＭＳ主要 采用 丹 麦 Ｄ Ｅ Ｉ Ｆ控 制 单元 ， 分布
现 以下六种控制作用 ，来实现对船舶 电力系统稳
定 、可靠 的控制 。 （ １ ）实现 发 电机 组 的 启动停 止控制 。每 台 发 电机 组控 制 屏 各 有 一 套对 柴 油 机组 进 行 手动 ／ 自动 启动、 手 动／ 自动 停 机与应 急 制动停 机 的逻 辑控 制操 作装置 。若 其 中某 一 套控制 装置 发生 故障 ，那 么只
计算机的发展和推广 ，出现了微型计算机的单机控
制 系统 ，如 丹麦 Ｓ Ｅ ＭＣ Ｏ 公司 的 ＡＰ Ｍ 电站 自动 控
制系统 ； ９ ０ 年代后 ， Ｐ Ｌ Ｃ控制系统的可靠性为世人
所 共睹 ， 到 目前 由 Ｐ Ｌ Ｃ控制 的船舶 电站 、船 舶主 机
系 统 ，监 视 电网电压 、频率 ，及机 组 的水 温和 油压 等 机 、电参数 是否 低 于或超 过 允许值 ，供 总体 控制 单元 鉴别控 制机 组 、启动 备 用机组 投入 电网并 使 故 障机组 脱离 船舶 电网 ，保 证 电 网供 电的连 续性 。
二 十世 纪 ６ ０ 年代 初期 ，英 国、德 国、 日本 等
国家开 始进 行船 舶 电站单 元 自动 化控 制 的研 究 ，代 表 性 的产 品有 日本 的 Ｘ Ｅ Ｔ 自动 并车装 置 、英 国的
动 调频 调载 装置 组成 ，通常 自动 并车装 置整个 系统
只 需要 一个 即可 ，而 自动 调频 调载 装置 是每 台机组 各 一套 。并联运 行控 制 器 的作用 是将待 并机组 投入
船 舶设 计
文 章编 号 ：２ ０ ３ ０ ／ Ｓ Ｇ（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ２
船舶 电站 自动控制 系统 的概 述
方 杰
摘
要 ：本 文 简要介 绍 了国 内外船 舶 电站 自动
合 管理 系统 。近 些 年来 ，由于 微型计 算机 网络 技术 日趋成 熟 ，国 内外 已研制 出分布式 网络 型船舶 电站
（ ５ ）重 载 询 ห้องสมุดไป่ตู้装 置 。重载 询 问装 置对 大 功 率 负荷投 入 时进行 管理 ，当 电网功 率量 富裕充足 时大
遥控、集 中监测报警等系统 已不断的更新换代 ，船
舶 电站 已形 成 了 比较 完 善 的 船 舶 自动 电力控 制 综
作者简介 ：方杰 ，男，硕士 ，助理工程师 。
自动控 制系 统 ，如 ＡＥ Ｇ、Ｓ Ｉ Ｅ ＭＥ ＮＳ 、ＤＩ Ｅ Ｆ等 大 公
控 制 系统 的发展 状 况 ，以及现 代船 舶 电站 自动 系统
主 要 的控 制 作 用和 功 能 ，对 比分 析 了我 厂 建 造 的
ｖ ｓ船和 ＵＴ ７ ８ ８ 船 电站管理 系统的可靠性 ，详细说
明 了工程船 舶 电站 自控 系统的 组成 和结 构 ，为 同类