船舶主机遥控装置作为船舶机舱自动化必不可少的部分之一,是现代化船舶实现无人机舱的关键设备。不仅能改善轮机人员的工作条件和船舶的操纵性能,而且还能提高船舶运行的安全性以及主机工作的可靠性和经济性。目前大型低速机主机遥控技术大都掌握在挪威konsberg、日本NABCO和意大利SAM等国外厂家手中。因此,研发大型低速柴油主机遥控系统意义重大。随着计算机网络及现场总线技术的发展,基于现场总线的分布式控制系统(FCS)应运而生,FCS系统通常用可编程序控制器(PLC)作为下位机实现生产过程的自动化,用工控机作为上位管理机。通过上位机良好的人机界面和数据处理功能,实现对一台或多台PLC进行监控。利用PLC为控制核心开发分布式船舶低速柴油主机遥控装置,具有可靠性高,柔性好、可扩展性强,开发周期短,安装简单及维护方便等优点,有广阔的市场应用前景。本文主要完成了以下几方面的工作：1、设计完成了基于CS31现场总线的主机遥控系统总体结构,通过C1590-HA-CS31冗余模块实现系统的冗余设计,并通过工业以太网实现PLC与上位触摸式人机界面的通信；2、依据大型低速柴油主机遥控系统的主要功能(包括三地切换、逻辑程序控制、转速与负荷控制、安全保护以及模拟实验等)定义,完成ABB CODESYS平台上的功能软件实现；3、调速器设计,电动执行机构选用交流伺服电机。经PLC运算输出的转速调节信号进行标度转换后,送往驱动器,伺服电机通过减速齿轮,把回转运动转换为角位移,进而控制柴油主机油门开度。4、系统可靠性设计,包括抗电磁干扰设计、电源模块设计、断线检测以及双机热备系统的设计等；5、研究船体、主机、螺旋桨三者的特性以及三者在过渡工况下的配合特性,在定性分析罗宾逊图的基础上,通过螺旋桨回归公式,定量计算螺旋桨扭矩,在柴油机工作范围内,与反向起动扭矩比较,找到最佳反向起动工况点,保证主机不熄火的前提下快速反向起动,提高船舶操纵性能。
