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
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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