電力推進作業(yè)船電控系統(tǒng)的改造

王吉江

(中石化勝利油田海洋石油船舶中心船舶二大隊，山東 龍口 265725)

電力推進作業(yè)船電控系統(tǒng)的改造

王吉江

(中石化勝利油田海洋石油船舶中心船舶二大隊，山東 龍口 265725)

文章介紹了按照海船規(guī)范要求及設計任務，成功地完成了1艘電力推進工作船的電控系統(tǒng)改造工作。試驗結(jié)果表明新電控系統(tǒng)大大提高了船舶的可靠性、安全性與兼容性，完整恢復實船功能并保持原有操作習慣。

電力推進；船舶改造；電控系統(tǒng)；可靠性

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及新造船舶的成本上漲，對舊船進行升級改造成為一種降低初始投資成本并縮短建造周期的有效途徑。“勝利233”是1996年建成投產(chǎn)的電力推進淺吃水工作船。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)該船存在控制系統(tǒng)易丟失控制程序的風險、機艙以及駕駛室監(jiān)控系統(tǒng)功能失效等一系列問題，具體概述如下。

1)原控制系統(tǒng)為GE-FANUC公司的90-30系列PLC、CPU模塊已經(jīng)停產(chǎn)，該型號CPU模塊僅配有RAM內(nèi)存，存在失電而丟失控制程序的風險。

2)機艙監(jiān)控CRT與PLC通信軟件故障，集中監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓已停用。

3)駕駛室操作臺監(jiān)控系統(tǒng)，主要是驅(qū)動電機工作、停止的狀態(tài)顯示(指示燈)和試燈功能，因原系統(tǒng)ST-2000與PLC系統(tǒng)的通信失靈，已經(jīng)癱瘓。

4)機艙監(jiān)控系統(tǒng)沒有聲光報警裝置，當出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，安全警告不直觀。

5)配備程序開發(fā)軟硬件1臺套。

6)原控制系統(tǒng)的電氣圖紙不全、沒有最終版程序、沒有程序開發(fā)軟硬件專用的維修工具。

1 改造方案

依照海船建造規(guī)范，并充分考慮設備的兼容性，對舊船實行改造，以期提高船舶電控系統(tǒng)的可靠性與安全性，并恢復實船所有功能。

1.1船舶PLC控制系統(tǒng)

1.1.1 PLC模塊升級

將原控制系統(tǒng)中CPU模塊更換為新一代的IC693CPU363，此型號CPU模塊配有RAM和FLASH內(nèi)存，因而用戶程序可以永久保存在FLASH內(nèi)存內(nèi)，無需擔心出現(xiàn)程序丟失問題。為了配合與觸摸屏通信，將原系統(tǒng)的圖像處理器模塊(已停產(chǎn))更換為IC693CMM311串行通信模塊。由于更換了以上模塊，在原來基礎(chǔ)上可以修改PLC控制程序、配置系統(tǒng)的硬件組態(tài)、配置更換模塊的硬件參數(shù)、恢復全船設備報警系統(tǒng)、恢復傳感器變量采集和標定程序、編寫串口通信程序，建立與觸摸屏通信。

1.1.2 PLC供電系統(tǒng)

用整流模塊、隔離模塊、逆變模塊組成的不間斷電源更換原系統(tǒng)的手動調(diào)壓器、變壓器、二極管整流橋和逆變器，可實現(xiàn)雙路DC24 V并聯(lián)供電，輸出側(cè)交流自動穩(wěn)壓功能(穩(wěn)壓范圍在90～240 V)，使PLC系統(tǒng)電源更加穩(wěn)定可靠。

該不間斷電源具有2種基本供電方式，正常供電模式與電池供電模式。在2種供電模式轉(zhuǎn)換期間其輸出電壓無變化，均可獲得穩(wěn)定高品質(zhì)的電源。

1)在正常供電模式下，交流電是由輸入端經(jīng)開關(guān)送入整流器，整流器將交流電源整流為直流電源后輸出，與由發(fā)電機組的電池提供的DC24 V電源，經(jīng)過隔離模塊并聯(lián)后供應給DC24 V負載及逆變器，逆變器將直流電源轉(zhuǎn)化為交流電源，并同時經(jīng)濾波環(huán)節(jié)，使電源輸入靜態(tài)開關(guān)前變成為穩(wěn)定無噪聲的交流電源，最后供應給交流120 V負載。

不間斷電源技術(shù)說明見表1。

表1 不間斷電源技術(shù)說明

2)交流電源無法正常供應電力時，比如:電壓不穩(wěn)定、突波、跳電或電力中斷等電力異?，F(xiàn)象，此時直流電力由發(fā)電機組的電池提供，經(jīng)過隔離模塊并聯(lián)后供應給DC24 V負載及逆變器，由逆變器轉(zhuǎn)化為交流電源，最后供應給交流120 V負載。

1.2船舶監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)

更換原系統(tǒng)觸摸屏，采用1臺15吋TFT彩色液晶顯示器IC754VSF152CTD。該觸摸屏通過串行通信與PLC系統(tǒng)建立通信。利用Proficy Machine Edition軟件重新設計人機交互顯示界面，采用中文顯示方案并帶有3級操作口令。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集功能升級

舊船中由于對設備數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)長期沒有深層次維護保養(yǎng)，現(xiàn)外部傳感器部分數(shù)據(jù)已經(jīng)無法采集到PLC系統(tǒng)，導致HMI出現(xiàn)誤報警和顯示數(shù)值不準確等問題，經(jīng)過前期現(xiàn)場的實際測試，發(fā)現(xiàn)部分PLC的數(shù)字量和模擬量模塊的通道已經(jīng)損壞，還有一些到傳感器的線路存在問題，以及一部分傳感器已經(jīng)損壞，無法正常工作。改造后，恢復原有系統(tǒng)所有監(jiān)控功能(報警點測試恢復)，使外部傳感器數(shù)據(jù)均能夠正常采集到PLC系統(tǒng)，并能在HMI準確報警及顯示其數(shù)值。

1.3船舶監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

由于原系統(tǒng)ST-2000顯示面板為文本顯示器，只能顯示英文且已與原系統(tǒng)中斷通信，現(xiàn)場人員使用極其不方便，供方采用GE-FANUC公司的IC754VSL06CTD操作屏(顯示屏嵌入安裝，中文界面)替換ST-2000顯示面板，并增加遮光罩，使之恢復系統(tǒng)報警監(jiān)控功能，并增加電推進系統(tǒng)參數(shù)顯示和操作指示燈等功能與原操作臺指示燈互為備份，增加航行時系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作的便捷性。

供方恢復駕駛室操作臺指示燈(主要是驅(qū)動電機工作和停止指示燈)的狀態(tài)顯示和一部分傳感器的數(shù)據(jù)采集功能。

針對功率表指針回零，無法正常指示的問題，采用寬溫模塊以適應機艙的高溫工況環(huán)境。

1.4其它

1) 在勝利233船機艙監(jiān)控系統(tǒng)中安裝聲光報警(防爆)1套，當出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，能夠發(fā)出聲光警告，并完成與控制系統(tǒng)的技術(shù)接口。

2) 為勝利233船PLC控制系統(tǒng)配備程序開發(fā)軟硬件1臺套。

3) 由于系統(tǒng)升級，整改系統(tǒng)線路檢查測試并標注，修訂及重新繪制相關(guān)圖紙資料。

4) 提供控制系統(tǒng)相關(guān)程序修訂及配套。

其它改造所需材料見表2。

表2 改造所需材料

續(xù)表2 改造所需材料

2 結(jié)束語

1)通過此次技術(shù)升級改造，使設備整套控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，徹底解決船舶控制系統(tǒng)易丟失控制程序的隱患。

2)完整恢復船舶操作系統(tǒng)的原有功能，升級觸摸屏的監(jiān)視功能，使設備運行狀態(tài)與故障報警均能夠?qū)崟r顯示，減少維修時間，增強設備的可靠性，穩(wěn)定性。更換已停產(chǎn)或者已淘汰的控制模塊，使元器件的備件購置渠道暢通。

3)改造完成后，保持原來船舶電控系統(tǒng)的動力特性、控制特性，操作習慣和方法。

According to the shipping standard and design task of the electric propulsion ship,the reformation of the electric control system was completed successfully.The results show that the new control system can not only improve the reliability,security and compatibility of the ship greatly,but also recover the full function completely and maintain the original operation habit.

electric propulsion;ship reformation;electric control system;reliability

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.013

王吉江(1976-)，男，山東東營人，工程師，大學本科，主要從事船舶設備管理工作。

2014-07-29