对船舶应急发电机自动控制系统的分析
[摘 要]应急发电机以及自动化控制系统是船舶安全稳定行驶的基本保障。因此本文就船舶应急发电机自动控制系统的硬件以及软件程序展开分析与研究。
[关键词]船舶；应急发电机；自动控制系统
中图分类号：U665.13；TP273 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0326-01
引言：应急发电机以及其中自动化控制设备的设计是船只能否安全可靠的重要标准之一。当船只的主电力系统出现问题时，应急发电机能否及时的起动关系着船只以及船员的安全。
1、船舶应急发电机自动控制系统的概念
应急发电机是船舶电力系统中不可缺少的部分，而其中的自动化控制系统是影响应急发电机性能的关键因素，也是保证应急发电机能够及时的、准确的、快速的开启和运行的核心技术。因此应急发电机的自动化控制系统是船舶在紧急状态下拥有足够生存能力的关键保障，对维护船只正常行驶以及船员生命及财产安全有着重要的意义。当前我国的造船行业正在迅速的发展，已经成为当前世界范围内先进的造船国家。但是在船舶的一些配件环节，尤其是应急发电机以及自动化控制系统在整体比例中所占的份额还有所不足。因此对于研发应急发电机以及自动化控制系统对于我国的造船行业有着关键性的作用[1]。
2、船舶应急发电机自动控制系统硬件设计
应急发电机的自动化控制系统在硬件部分上主要有：信号的采集以及转换部分、PLC处理设备以及触屏和通信设备等。其中信号采集部分主要负责收集发电机中运行的相关信号，例如其中的转速、电流大小、电压数值等，同时向PLC处理系统中发送相关信号。而信号转换部分主要是将系统收集到的相关信号转换成PLC处理系统能够识别的信号模式，因此其中包括数据模式转换元件以及模数互换元件。PLC处理系统是负责将传送来的信号进行整理分析和处理，发出指令实现应急发电机的自动化控制，触屏系统以及通信系统主要负责实现自动化控制系统的可视化，记录信息以及报警[2]。
（1）信号收集部分
信号收集系统是对应急发电机内部一系列控制信号进行收集的单元，其中主要是将转速信号、电流信号、电压信号以及发电机系统的温度和压力信息PLC中央处理系统进行实时的传递，其中主要包括传感器、变送器。在应急发电机的基本构成中转速传感器通常是电磁脉冲式的转速信号传感器，在这种传感器中主要包括磁头、频率与电压的转换系统、脉冲整形放大系统以及滤波电路等。其中磁头是负责发出脉冲信号，其频率主要与转速成正比例，在应急发电机当中磁头需要设置在应急发电机中齿轮的齿头部分，因此在应急发电机的转轮转动时，机会出现一定频率的电磁脉冲信号，这些信号在后续系统中将会进一步的处理并且转换成电压信号，进而传送至PLC系统处理。
（2）信号转换部分
这一部分主要是负责将收集到的信号中一些不能被PLC中央处理系统识别的信号进行转换，通常是将系统中的模拟信号转换成开关量以及其他能够识别和处理的模拟信号形式。在信号转换结束之后，转换系统还需要将处理好的信号进行有效的隔离避免信号出现失真的情况。
（3）PLC中央处理系统
中央处理系统在选择上通常要考虑好系统的实际功能、内存容量、I/O点数等方面，在组态的过程中需要对其中的I/O点数、模拟量的数量、系统的运算能力进行分析。进而得出需要选择的I/O系统、转换元件、计数元件、命令功能、通信系统等。同时需要参考应急发电机的实际型号以及相关参数对系统进行设计。
（4）触屏和通信
在自动化控制系统中通过MPI协议可以将触屏设备以及PLC-300系统组成应急发电机的通信系统。其中MPI协议是用于多点的接口使用的通信协议。在MPI协议可以不需要额外的其他软件以及硬件就能够实现网络化，进而实现中央处理系统以及人机界面的连接。
3、船舶应急发电机自动控制系统软件设计
（1）自动起动设计
自动起动程序是在船只主要电力系统失去控制时保证应急发电机能够第一时间起动的程序。当船舶的主电力系统正常运行和工作时，应急发电机会处于待机状态。而当船舶的主电力系统出现问题时经过确认，应急发电机就会得到由船只配电系统发出的应急发电机自动开启的信号，同时开启应急发电机的合闸为电力系统供电，应急发电机的自动化控制系统将发出指令直接起动应急发电机的柴油发电机，如果起动失败则在5秒之后再次进行发动。
（2）自动停机设计
自动控制系统中的停机系统主要分成正常停机以及紧急停机两种。其中正常停机是当主电力系统恢复供电之后，应急发电机将发出指令命令柴油发电机开始逐渐减小油门，直到应急发电机转速下降，在经过10秒之后应急发电机彻底关闭，同时为下一次开启应急发电机做出准备。而紧急停机是指应急发电机的转速超速时，设计的紧急保护系统，当应急发电机的转速超过正常转速的120%时，就需要自动控制系统立即发出停止指令，保护应急发电机不受损害。
（3）应急发电机开关系统设计
在应急发电机中开关的功能主要是分闸以及合闸。当应急发电机进行供电时，应急开关将处于合闸的位置。而当主电力系统的电力恢复之后，应急发电机将自动切断电闸。
（4）警报系统设计
当应急发电机出现滑油进机、冷却装置温度过高、转速超速等情况时，自动控制系统将发出警报，在应急发电机当中，主要分成声音警报以及灯光警报两种，当系统出现问题需要进行警报时，蜂鸣器将发出声音警报，同时警报灯光将进行频闪。当工作人员接到警报之后，可以通过解除警报的指令进行消警。
（5）参数系统设计
在参数系统中主要包括滑油参数、滑油压力、冷却装置温度、发电机电压、电流、转速、频率等。
结论
总而言之，船舶的应急发电机以及自动化控制系统是保障船只安全运行的关键因素，当主电力系统失去工作能力时，船只的应急发电机是否能及时的启动以及运转将直接影响着船只的安全，因此需要不断研发和设计出更加高效安全稳定的应急发电机和自动化控制系统，保证船只的安全能力。
参考文献
[1] 刘磊.船舶应急发电机自动控制中的常见故障分析与排除方法的研究[J].船电技术，2015，05：5-6+9.
[2] 张小伟.关于船舶电力推进自动控制系统设计与研究的分析[J].电子技术与软件工程，2016，09：154.