基于PLC的船舶并车装置自动同步设计研究

古龙江

（上海船舶运输科学研究所有限公司 上海市 200135）

船舶内部柴油发电机中的并车控制装置极大影响船舶电站的使用状态，受内外部环境影响，并车装置自动同步形式在正式使用时存有些许问题，操作人员要利用PLC 系统合理规划并车装置自动同步形态，精准解决其内部形成的更多问题，有效改善船舶并车装置的自动使用状态。

1 船舶并车装置自动同步的应用原理

在当前的船舶并车中，常见的并车形式分为准确同步并车与自动同步并车，而自动同步并车的应用范围更加广泛。船舶并车装置在使用过程中，自动同步并车的应用优势为花费时间较少，该类型式的主要缺陷为电网与柴油发电机中的相位、频率、电压值仍存有些许差距，即在应用过程中会生成一定的冲击电压与电流；而在使用准确同步并车时 则不存在该类问题，该类型式的主要问题为花费的时间较多，两种形式在实际运用时的重要区别为并车以前操作人员使用的柴油发电机是否存有励磁现象。使用自动同步并车时，要率先采取柴油机，再利用该装置来启动发电机，该阶段的发电机未存有任何励磁现象，再对发电机转速进行恰当检测，当该转速符合电网内部频率时，再将发电机放置到电网内，并对发电机开展励磁操作[1]。在使用准确同步并车形式时，要率先励磁发电机，再对发电机中的频率、相位与电压等参数进行合理控制，将该类参数与电网内部参数进行详细比较，若两项数据信息相同，可将发电机并入到电网内，继而对电网进行持续性运行。若想切实实现自动同步并车，应适时规划多个条件，如（f1-f2）的绝对值要小于1%的f2；(u1-u2)的绝对值要小于10%的u2；(ψ1-ψ2)的绝对值要小于10%的ψ2，在该类不等式中，ψ 为相位、u2为电网电压、u1为柴油发电机中的电压。在关注以上3 个不等式时，可发现电网电压与柴油发电机中的电压频率、相位、幅值应保持相同状态，该阶段开展并网工作并不会出现电流冲击、电压冲击，受内外部环境影响，现实中极难满足项目运行的理想状态，只要能保证并网安全，即可开展并车行为，因而操作人员在PLC系统的适宜引导下，科学开展船舶并车装置的自动同步设计，其同步设计需满足船舶运行的基础要求。

2 PLC形态下船舶并车装置自动同步设计过程

2.1 确认并车系统结构

在开展船舶并车装置自动同步设计前，要适时明确系统内部结构并掌握结构中的各项参数，利用对相关参数的科学控制，适时改善并车装置自动同步设计效果。具体来看，当前在PLC 系统的指引下，船舶自动同步并车体系属柴油发电机下的自动并车，使用相关信息技术手段后，同步并车系统中的结构主要有比较电路、控制按钮、显示按钮与发电机等。在同步并车系统结构中的比较电路中，其包含电网频率、发电机频率、电网电压、发电机电压、电网相位、发电机相位等。操作人员要利用合适的调试形式来扩展输出与输入点，在船舶电站中开展多台发电机的管控工作，再利用PLC 系统平台来适当找寻各种类型的网络接口。为提升并车装置自动同步的整体设计效果，要利用比较电路来适时分析电网与发电机中相位、频率、电压的具体区别，对该类数值信息进行适当规划。利用PLC 系统平台完成对相位、频率与电压值区别的详细分析后，要借助合适举措来控制多台发电机的操作状态，并利用并联形式将该类发电机重新运输到网络系统中，透过对控制按钮的科学使用，高效完成参数设置、急停与启动等操作[2]。在当前船舶自动同步并车体系结构内，操作人员要适时观察各项参数变化范围，并在该类结构搭建过程中就确认各项参数的标准使用范围，利用对该项数值的科学控制，切实增强该类参数设计应用的准确性，及时解决参数设置应用时遇到的更多问题，适时改善参数设计应用状态。开展并车装置自动同步的整体设计时，要合理规范自动同步并车中的使用标准，确认该类装置的使用过程，利用适宜的监督平台来监控数据运行过程，改善该类装置的使用状态，提升同步并车装置的整体应用效果。

2.2 科学开展软件设计

在科学控制并车装置自动同步设计的过程中，还要利用PLC 系统来完成软件设计，增强自动同步并车应用的合理性。具体来看，操作人员需率先确认软件设计流程，即设置出自动并车的软件运行流程，将各项参数都投放到该类流程中，提升自动行车的准确性。要初始化自动并车系统，对电压数值的变化状态进行适时调整，若电压未达到理想状态，则要利用合适的模块来完成电压调整，使该类电压的数值范围重新回归到理想范围中。当电压满足软件检测标准后，要检测信号频率，若该频率未满足电网内部标准，则要及时使用调频模块，在该类模块的科学规划下，使该项信号频率符合电网内部的基础性要求。在完成电压与频率的整体设计后，还需科学设置合闸时间，并开展合闸工序，适时完成自动并车操作，提升该类装置整体使用质量。在确认自动并车内在流程后，操作人员应将注意力放置到日常的操作管理中，即定期更新不同类型的数据软件，既要提升信号频率、电压与相位等数值的传输速度，还要利用先进的技术手段适时改善运行程序，使该类程序满足电网建设的基础要求。操作人员要科学监督自动并车内部流程的设计过程，及时规范各项设计细节，利用对各项细节问题的持续性管理，高效解决并车装置自动同步系统的使用问题，增进该类装置设计应用效果。在进行系统软件设计的过程中，要适时明确电网内部的基础性要求，将自动同步并车的应用状态与该类要求充分结合，并严格遵从电压、频率与相位的检测顺序，即电压满足相关要求后才能开展频率测试，在该项检测方式的带动下，切实改善自动同步并车的使用状态，及时解决该类装置在实际应用中存有的更多问题，提升项目设计应用效果。

2.3 规范硬件设计

为提升并车装置自动同步的整体设计效果，操作人员要适当开展该类装置中的硬件设计。具体来看，自动并车中的硬件系统设计包含相位、频率与电压下的电路处理。当前柴油发电机在使用过程中，其内部的电压运行状态都较为稳定，可采取合适的方法来完成电压中的电路处理，对电网电压与发电机电压的一致性进行适当检测。检测电网电压与发电机电压一致性的应用原理时，要率先输入电网电压信号与发电机电压信号，将该类信号设置成正弦波信号，再利用合适的装置来比较2 类电压信号，将其获取的比较结果传输到PLC 系统接口中，借助PLC 系统可适时获取2 种信号的比较结果，在满足该类条件后，可适时判断相位条件与频率条件。在检测信号频率的过程中，要科学规范信号检测的使用仪器，光电编码器可高效完成信号检测，并科学处理柴油发电机中的工作频率。柴油发电机中的频率信号在经过适宜的滤波处理后，其信号数据可借助三极管来传输到PLC系统中的计数口内，继而获取发电机内部频率。若发电机内部的信号频率与电网频率未能达到相关标准要求时，可利用PLC 控制系统来调整该类器械的整体运行频率，继而更好地达成此后的并网需求。若想判断发电机内部相位与并网要求的一致性时，可适时转变电压信号，利用对电压波形的全面控制，适时改善发电机相位检测效果，并适时找寻出各发电机的并网标准，在该项举措的影响下，适时缩减发电机相位与并网时的相位差距，有效增强该项数值的准确性[3]。在完成发电机的硬件设计后，操作人员需将硬件系统与软件系统充分结合，合理检测发电机内部的电压、频率与相位，借助对该类数值的持续性控制，高效改善并车装置自动同步设计应用效果。

3 船舶并车装置自动同步的实现

3.1 明确信号检测原理

完成船舶并车装置自动同步的整体设计后，操作人员可利用适当平台来实现自动同步并车的内部设计。具体来看，将发电机组投放到电网内部且进行并联运行时，不可将电网与发电机组开关进行随意连接，避免形成冲击力较强的电流，使自动同步并车装置出现崩溃问题。正式应用船舶并车装置自动同步设计前，要适时明确装置内部的更多参数，对该类参数的变化范围进行适当规范，只有参数范围处在装置使用的标准中，才能切实改善自动同步并车的设计应用效果。影响自动同步并车的主要参数为相位、频率与电压。具体来看，电网电压中的初相位与发电机电压中的初相位差值应保持在15°左右；电网频率与发电机频率的差距需处在额定频率值的2%左右；电网电压与发电机电压间的差距应保持在额定电压值的10%。在明确了影响信号检测效果的各项参数范围后，操作人员需对相位、频率与电压值进行适当测算，及时确认该类数值的应用范围，再将该类数值范围投放到自动同步并车装置中，适时改善该类装置的使用状态，继而满足此后信号检测的更多需求[4]。操作人员在处理相位、频率与电压等数值范围时，要将该类信息科学安置在网络系统平台中，对各类信号检测范围进行合理规范，切实改善信号处理状态，为此后船舶并车装置自动同步设计应用打下较佳基础。

3.2 收集和处理电压信号

在处理与收集电压信号时，要科学选择检测器械，当前试验采取了交流电压变送器，借助对该类装置的持续性使用，高效获取电压信号。比如，要将母排侧电压与发电机侧电压利用互感器来降低电压值，使其数值处在100V 左右。操作人员还要利用互感器适时传送电压信号，将该信号传输到电压变送器内的输入端，再对该类信号进行科学的转换、处理。还要借助电压变送器中的输出端来输出直流电压信号，再将各个电压信号模块传输到PLC 中，完成电压信号测量工作。若想适时完善大电压差的闭锁环节，要利用PLC 系统合理判断发电机内的电压信号与母排电压信号，借助两者的差值来精准判断其与电压差的关系，科学探究满足电压差的多项条件，提升对电压信号的控制性效果。若PLC 系统中的电压信号满足电压差内的各项条件，则可适当开展下一阶段的测试；当电压信号没能达到电压差中的相关条件时，PLC 系统会发出禁止性命令，发射出不同类型的警报信号。完成对电压信号的精准处理后，操作人员要利用系统平台适时规划该类信号，将该类信号传输到系统平台中，借助系统平台内部的软硬件来完成对相关信号的处理与储存，适时改善信号处理的具体状态，找出影响信号质量的更多问题，再利用系统平台中的合适手段加以解决，提升电压信号处理的科学性。

3.3 采集和处理频率信号

若想更好地采集和处理频率信号，要适时明确船舶并车装置自动同步设计内容，对该项内容进行重新规划。操作人员在正式开展频率信号处理前，要适时确认检测器械，当前试验中使用了频率变送器来测试频率信号，并从收集到处理，对该类信号进行整体规划。进行频率信号的采集和处理时，要将已完成传输的频率信号转变成直流电压信号，再将该类信号传输到PLC 模拟量的收集模块内，增强频率信号处理的科学性。操作人员应适时明确频率信号的数值标准，对该项数值范围进行适当规范，提升频率信号处理的有效性。当前采用的频率变送器为S2-FD-450V2 型号，该类变送器的应用状态较为可靠灵活，并在一定的量程范围中带有一定的线性度。该频率变送器的输入量程在45-55Hz 之间，且电压处在100V 左右，可输出0-5V 的直流电压信号[5]。操作人员要将标准的直流电压信号传输到PLC 系统中，利用对频率参数的科学测量来获取自动同步并车装置的频率信号。若在实际测量中频率差大小与方向未能达成并车条件，则PLC 系统将发出一定的减速控制信号或加速控制信号，并适时调整原动机内部的基础转速，对发电机频率信号进行恰当改变，将该信号调整到同步并车频率差的标准范围中。若系统频率产生异常现象，PLC 系统同样会发出一定的禁止指令，并生成警报信号。

3.4 处理相位信号

相位信号的收集和处理属船舶并车装置自动同步设计应用的关键性内容。当发电机进入到电网中时，主开关触头会在零相位差时产生闭合行为，若在实际运作时适当考量主开关本身的动作，系统在相位差变成零前就发出一定指令，该类提前指令可利用时间进行精准控制。当前试验采用的为恒定超前时间形式来获取相位信号，操作人员要将发电机中的正弦波电压与电网内部的正弦波电压利用波形变换电路转换成同频方波，再对波形变换电路进行科学控制。还要科学检测发电机中的电压方波与电网内部的电压方波，在完成方波信号的测量工作后，可适时获取两个方波信号的时间差，继而找寻出发出禁止指令的具体时间[6]。要对发电机电压与电网电压的运行周期进行科学控制，借助合适的检测技术来找寻到该类运行周期的不同时间，明确主开关内部的固有动作时间，利用对相关操作时间的合理控制，切实找出两项运行周期的时间差距，从而完成对相位信号的科学处理。在收集和处理相位信号的过程中，操作人员仍要将该类数值放置到与信号处理相关的系统平台，利用对系统平台的专业性控制，切实改善相位信号的处理状态，找寻到该类信号合适的应用范围，提升船舶并车装置自动同步设计应用质量。

4 PLC形式下船舶并车装置自动同步设计的应用效果

借助PLC 形式，操作人员完成了船舶并车装置自动同步设计工作，为更好地检验项目设计效果，要对自动同步设计进行科学规范，并明确该类装置设计的应用流程。首先，初始化船舶并车装置自动同步系统后，要及时检测电压条件，确认该电压条件与并车要求的关系，只有所有条件都符合对应性要求，才能进入到下一个流程。在电压条件未满足并车要求时，系统可适时发出警报指令，对初始化系统的运行状态进行重新规范。其次，操作人员还要科学检测电网运行频率，当电网频率与额定值的差距较大时，则要适当调整电网频率，使其与额定值标准范围相适应。开展并车操作的过程中，要科学检测发电机组的内部频率，若想更好地遏制逆功现象，增强并联运行的稳定性，要适时确认电网与并机的频率差距范围，只有内部运行频率处在该项差距范围中，才能提升并车操作的准确性。最后，还要科学检测并车要求与相位差条件的一致性。依照合适的信号检测、相位检测，适时获取了并车要求中的数值范围，再对相位差条件进行适当规范，有效增强船舶并车装置自动同步设计的应用效果，满足该项设计的多重需求，全面提升并车装置的使用质量。

5 总结

综上所述，良好的船舶并车装置在进行自动同步设计时，需适当规范内部硬件软件设计。操作人员要利用对电压信号、频率信号与相位信号的科学处理，适时规范信号处理状态，找出标准的信号处理原理，改善船舶并车装置的使用状态。为促进船舶并车装置自动同步设计应用效果，要合理规范与处理内部更多细节，提升自动同步使用状态。