基本介紹
- 中文名：推進控制
- 外文名：propulsion control system
- 領域：自動化控制
- 釋義：機艙自動化的重要組成部分
- 作用：提高船舶航行的安全性等
- 分類：氣動式、電動式、電-氣式等
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發展概況
船舶推進控制系統的發展可以分為四個階段：一代是通過機旁操縱氣動單元完成，二代是由電晶體和繼電器來完成控制功能，三代產品則主要通過邏輯積體電路來完成，四代產品則由計算機系統實現控制功能。推進控制系統是船舶機艙自動化的核心內容。
二次大戰期間，船舶推進控制系統主要是由氣動元件組裝而成。50年代後期，PID調節器在船舶中使用標誌著反饋控制系統開始在船舶中得到了的套用，船舶推進控制系統開始由電子分立元件或繼電器和氣動元件相結合組成。
60年代初，船舶單項和局部自動化設備逐漸增多，由此發展了集中控制和監測報警系統，其特點是在機艙內設定集中控制台和監測屏，或將它們設定在隔離的具有空調設備的船舶艙室里，在此對機艙動力設備的監測和控制只需一個值班人員。船舶推進控制系統為氣動元件和中小規模電子積體電路組裝而成，從而完成推進系統的遠程操縱。
60年代末期至70年代中期，計算機在船舶自動化系統中得到套用。在套用初期船舶採用獨立計算機進行集中管理和控制。控制儀器大大的得到簡化。隨著計算機技術日新月異的發展，70年代中後期，船舶自動控制系統逐漸開始由集中型向分散型轉變，即用多台計算機分別對機艙甚至整個船舶的各個系統進行監控。分散型系統簡單易行、造價低廉且具有良好的可維修性、安全性和可靠性。我國大部分的船舶機艙自動控制系統都是採用這種方式。近幾年下水的船舶推進控制系統幾乎全部採用上述網路型計算機控制系統，它的主要特點是採用網路結構將系統聯繫為一體，利用計算機軟體設計替代了原先的硬體電路完成的邏輯運算。
類型
船舶推進控制系統大體分為氣動式、電動式、電-氣式和微機控制四種類型。下面分別介紹這四種類型的特點。
氣動式
氣動式船舶推進控制系統主要由氣動遙控裝置和氣動驅動機構組成，並配有少量的電動元件如電磁閥和測速電路等。它的主要特點是驅動功率大，工作可靠，結構簡單、直觀，便於掌握和管理。但是存在壓力傳遞滯後的現象，因此控制距離受到限制，而且對氣源要求高，氣動元部件容易出現漏氣、髒堵及磨損現象。
電動式
電動式船舶推進控制系統的遙控設備與驅動裝置均由電動元部件組成。它的主要特點是結構緊湊，控制距離不受限制，遙控性能好，較靈活地實現各種功能。但執行機構的驅動功率小，對管理人員有較高的技術要求。電動推進控制系統又有觸點繼電器式和無觸點積體電路式兩種。
電-氣式
電-氣式船舶推進控制系統的遙控設備由電動元器件構成，而驅動裝置則由氣動元件構成。這種構造充分發揮了電動式和氣動式兩種推進控制系統的優勢，是較完善的推進控制系統。
微機控制
微機控制的船舶推進控制系統主要由PLC或微型計算機及其接口電路組成，只有驅動裝置採用氣動或電動元件。推進控制系統的功能主要由軟體編程實現，具有套用靈活、功能完善、通用性強和可靠性高的特點。近幾年下水的船舶幾乎全部採用微機控制，並朝著網路化和分散式的方向發展。
功能
儘管不同廠家生產的船舶推進控制系統在實現方案和實現手段上不盡相同，但各廠家都必須共同遵守相關船級社所規定的船舶建造和入級規範。總體上講，船舶推進控制系統的主要功能應包括五個方面，即操作部位轉換功能、邏輯程式控制功能、轉速與負荷控制功能、安全保護與應急操作功能和車鐘通信功能。
典型系統
日本Nabtecso公司、挪威Kongsberg公司以及德國西門子公司等國際著名的船電產品製造商均已有較成熟的技術和相應的配套產品，並己實際套用於各類船舶。最新的船舶自動化設備技術的發展趨勢是將程式控制分為小型的智慧型單位，就地操縱。
NabtecsoM-800III
日本NabtecsoM-800III船舶推進控制系統是Nabtesco(原名Nabco)繼M-800-II後推出的第三代微機控制的船舶推進控制系統，與MAN，SULZER和B&W等中、低速柴油主機配套使用，在日本國內市場占有率為60%。NabtecsoM-800III船舶推進控制系統結構如圖1所示。
圖1 M-800III系統結構圖
NabtecsoM-800III船舶推進控制系統主要由駕駛台控制臺、車鐘傳令器，集控室控制臺，集控室操作單元，機旁控制箱和接線端子板單元組成。該系統以按鍵為主，通過雙冗餘CAN匯流排進行數據通信，可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通訊速率高、維護成本低。目前，日本Nabtecso公司已經推出下一代的觸屏船舶推進控制系統M-800-V，使操作更簡化，系統更可靠，並且具備錯誤檢查功能。
Kongsberg Auto Chief C20
挪威Kongsberg公司研製的AutoChief C20推進控制系統採取的是模組化的設計，適用於高、中、低速的柴油機，也適用於帶齒輪箱和變距槳的船舶推進裝置。AutoChief C20推進控制系統採用的是分散式模組化處理單元和雙重冗餘CAN匯流排。Auto Chief C20推進控制系統結構見圖2，主要由以下幾個部分組成：控制臺、主機車鐘單元、主機安全系統、電子調速系統、操縱記錄儀和分散式處理單元。
圖2 Auto Chief C20系統結構圖
Blue Vision Basic New Generation
Blue Vision NewGeneration是MTU公司為裝備有MTU2000或4000系列船用柴油機推進裝置的遊艇和工作船所設計的控制系統。BlueVision NewGeneration是該公司的最新一代產品。系統的結構如圖3所示。
圖3 Blue Vision New Generation系統結構圖
Blue Vision NewGeneration由監測控制系統MCS和遙控系統RCS組成，通過接口模組與柴油機控制系統ECS，齒輪箱系統，推進系統和輔助系統進行通訊。其中，監測控制系統可以擴展到6個控制從站，分別在儀器設備上記錄、比較、顯示來自各個感測器的監測信號，並且它可以通過NMEA規定的通訊接口與航海記錄儀VDR和全球衛星定位系統GPS通信。遙控系統可以分為本地控制站，遙控控制站和攜帶型移動控制站三種，攜帶型移動控制站是可選項。
