船舶自动供配电控制系统的设计分析研究

熊东亮 江西省信江船闸通航中心

林石 江西省港航建设投资集团有限公司

船舶是水上交通运输的主要载运工具，因为水上环境相对比较特殊，所以要保证其功能运行的稳定性和安全性，在把日常管理和维护工作做好的同时，还须提高其操控系统的运行控制可靠性。现代船舶的一系列作业控制，首当其冲离不开供配电系统的优质高效控制和运行。现今造船业正朝着复杂化、大型化等方向快速发展，与之配套，船舶供配电系统设计和建造的复杂性也在不断升级。但如今自动化、网络化等技术越发成熟，这些技术能够在设计船舶供配电系统时发挥助力作用，有助于船舶供配电稳定持续运行。

1.船舶自动供配电控制系统概述

1.1 船舶供配电

船舶供配电属于船上主要辅助设施，由发电机、原动机和信息处理板等装备组合而成，可以保障船只在运行时具备充足的电能。对其按电流样式分类，分为交流船舶供配电及直流船舶供配电2类；按功能开展分类，分为主供配电、应急供配电和临时应急供配电3类，主供配电在船只日常供配电中起着主要作用，当主供配电发生故障时，再启动应急供配电，以保证船只主要装备可以正常工作，临时应急站仅能够在短时间内保证船上最关键装备的正常使用。

1.2 船舶自动供配电系统作用

船舶自动控制系统为电力设备提供有效操作控制，对船舶上有关电气信号、参数等自动开展测量、记录和报警。一旦发生部分电力设备开启不畅时，该系统可以提供备份辅助开启命令。或者供配电的备用设备在获得命令后自动按预设开启操作，向所有装备提供所需电能。当汇流排发生无电状态时，该控制系统可以保证机电设备自动并接可用应用电网。

在2台设备并联工作的状态下，凭借自动控制系统可以完成自动调频、调速器与调载装备互相配合工作，维持电网频率于正常区域内，依据设备容量来完成各设备功率的有效分配。当船舶供配电处在超载荷的状态时，应适时卸载一些不必要的负载，依据负载的情况，自动控制系统能够自动完成分级卸载，从而保证了船舶其它关键装备的持续供配电。在电气设备出现故障时，控制系统还可以完成对其它关键装备的适时保护，允许自动对应急供配电及主供配电开展切换。

在船舶开启用电大容量装备前，能够检测供配电设备是否达到该用电装备开启所需电量，若可以获得满足，便自动放行该装备的开启；否则，就会自动指令备用发动机开启。供配电自控制系统还可以发挥模拟试验作用，有效测量供配电功效，以保证船上装备运行正常。

2.船舶自动供配电控制系统设计思路

因为船舶自动供配电控制系统由不同功能模块组合构成，所以对这一系统开展设计时多选择借助模块控制方式予以完成，只有把可编程控制器与CAN总线系统功能整合设计，才可以自动控制船上的供配电设备。在该系统运行时，供配电各环节信息将通过感受器搜集获得，将信息初步处理后输送至可编程控制器，然后分析这些信息获得各装备工作状况，基于检测结果再给出合理有效的管理措施。功能模块包括以下几种。

2.1 现场操控模块

自动控制系统由管理网络和现场操控网络联合构成，各级网络又被分解为数个子模块。现场操控单元完成现场控制，既可以对系列回路给予同步系统控制，也可以分别给予独立控制，以完成有关控制信息的收集和处理。诸如对电流、发动机压力和电网等信息开展搜集、处理，把加减速等命令分发给发电机，信息输出单元传送控制信息，动态显示供配电参数，依据所接指令实现有关操作。

2.2 信息收集模块

自动控制系统中信息收集模块主要是完成信息收集功能，比如对频率信息、电压信息等开展收集，控制操作电路规避有害电压，测量电流信号、发动机来完成调载功效。相位差信息的收集，其输出的频率值可凭借周期法开展计算，比对所收集的频率值。

2.3 自动调频调载

伴随供配电工作期的逐渐加长，装备健康运行参数将出现相关变化，会影响到供配电的稳定性和可靠性。则有必要借助加强总线供配电设计，提高电网的整体功效，以达到船上供配电自动化控制要求。还应在系统设计实现的基础上，借助磁力系统对供配电每个节点给予自动控制和调节，促进合理分布电网功率，间接增强功率的有效性。

3.船舶自动供配电控制系统设计与完成

3.1 软件系统设计

对于由多台设备互相配合完成供配电的船舶供配电来说，要想全面完成自动化控制，须在软件系统设计时，构成各环节自动接连的总体控制系统，以对供配电内部各装备信息、负载参数等开展准确搜集，对所搜集的开展分析及判断，给出有合理措施。例如凭借计算机来搜集供配电相关信息，对发送的有关命令完成某些参数的调整及修改，借助计算机开发技术与编程做好诊断、评估和报警。该系统还可以对供配电运行环节中潜在的一些问题开展预测及评估，再依据结果做出有效策略，即可减少故障发生几率。

3.2 硬件系统设计

船舶自动控制系统硬件装备主要分为可编程控制箱、集控台两部分，可编程控制箱是下位机，实现模拟量、开闭量等有关操作。控制台属上位机，显示开闭遥控、运行信息和运行参数等。例如上位机及下位机在串口方式下完成有效通信，经过转换器控制通信距离于有效区域内，凭借转换器把电流、电压等模拟信息输送至模拟端口，再经过处理、计算传送至上位机，并以数值样式显示该信息。

当该系统处在本地控制模式情况下时，上位机无法对供配电的开关命令开展具体控制，仅能显示船舶供配电的状况，可以由手动能够控制供配电集控台波段的开关。当该系统处在遥控模式状态下，上位机能够借助鼠标完成开关控制，把当前供配电的状况显示出，还能完成实际数据的传输以及传达控制命令，有效实现相应的控制动作。

3.3 船舶供配电自动控制系统的完成

监控系统整体界面，可以获得船舶自动供配电控制系统设计状况，从控制界面中能了解供配电自动运行实现情况，经过各设备参数控制界面来完成相关数据的储存、打印。发电机依据控制中心发出的命令，来实现机制并车、开关通断和载荷转移等控制，对于采油机，除实现增减速、开启或者暂停等控制以外，还能有效控制备车，以完成船舶供配电自动控制。

相比于船舶供配电自动化的非接触控制系统，目前的自动控制技术更趋于模块化、结构化。随计算机控制方式的相对改变，在通信技术、网络等作用下，船舶供配电运行可靠性、通用性等有所增强，在设计系统时，须参考船舶实际情况，综合考虑干扰系统运行的要素，以保证该自动化控制系统更有效的发挥其功效，提高可行性。

4.结语

在时代科技日新月异的进步过程中，水运船舶智能自动化控制技术也面临前所未有的发展机遇。船舶供配电控制系统尤其要抓住机遇，借鉴各种自动化控制设计技术实现技术升级。本研究结合工作经验，在翻阅参考资料基础上，给出船舶自动配电控制系统设计思路与完成策略，希望对同类自动控制系统的设计具有技术参考价值。