[科普中国]-推进控制系统

发展概况

船舶推进控制系统的发展可以分为四个阶段：一代是通过机旁操纵气动单元完成，二代是由晶体管和继电器来完成控制功能，三代产品则主要通过逻辑集成电路来完成，四代产品则由计算机系统实现控制功能。推进控制系统是船舶机舱自动化的核心内容。

二次大战期间，船舶推进控制系统主要是由气动元件组装而成。50年代后期，PID调节器在船舶中使用标志着反馈控制系统开始在船舶中得到了的应用，船舶推进控制系统开始由电子分立元件或继电器和气动元件相结合组成。

60年代初，船舶单项和局部自动化设备逐渐增多，由此发展了集中控制和监测报警系统，其特点是在机舱内设置集中控制台和监测屏，或将它们设置在隔离的具有空调设备的船舶舱室里，在此对机舱动力设备的监测和控制只需一个值班人员。船舶推进控制系统为气动元件和中小规模电子集成电路组装而成，从而完成推进系统的远程操纵。

60年代末期至70年代中期，计算机在船舶自动化系统中得到应用。在应用初期船舶采用独立计算机进行集中管理和控制。控制仪器大大的得到简化。随着计算机技术日新月异的发展，70年代中后期，船舶自动控制系统逐渐开始由集中型向分散型转变，即用多台计算机分别对机舱甚至整个船舶的各个系统进行监控。分散型系统简单易行、造价低廉且具有良好的可维修性、安全性和可靠性。我国大部分的船舶机舱自动控制系统都是采用这种方式。近几年下水的船舶推进控制系统几乎全部采用上述网络型计算机控制系统，它的主要特点是采用网络结构将系统联系为一体，利用计算机软件设计替代了原先的硬件电路完成的逻辑运算。

类型船舶推进控制系统大体分为气动式、电动式、电-气式和微机控制四种类型。下面分别介绍这四种类型的特点。

气动式气动式船舶推进控制系统主要由气动遥控装置和气动驱动机构组成，并配有少量的电动元件如电磁阀和测速电路等。它的主要特点是驱动功率大，工作可靠，结构简单、直观，便于掌握和管理。但是存在压力传递滞后的现象，因此控制距离受到限制，而且对气源要求高，气动元部件容易出现漏气、脏堵及磨损现象。

电动式电动式船舶推进控制系统的遥控设备与驱动装置均由电动元部件组成。它的主要特点是结构紧凑，控制距离不受限制，遥控性能好，较灵活地实现各种功能。但执行机构的驱动功率小，对管理人员有较高的技术要求。电动推进控制系统又有触点继电器式和无触点集成电路式两种。

电-气式电-气式船舶推进控制系统的遥控设备由电动元器件构成，而驱动装置则由气动元件构成。这种构造充分发挥了电动式和气动式两种推进控制系统的优势，是较完善的推进控制系统。

微机控制微机控制的船舶推进控制系统主要由PLC或微型计算机及其接口电路组成，只有驱动装置采用气动或电动元件。推进控制系统的功能主要由软件编程实现，具有应用灵活、功能完善、通用性强和可靠性高的特点。近几年下水的船舶几乎全部采用微机控制，并朝着网络化和分布式的方向发展。

功能尽管不同厂家生产的船舶推进控制系统在实现方案和实现手段上不尽相同，但各厂家都必须共同遵守相关船级社所规定的船舶建造和入级规范。总体上讲，船舶推进控制系统的主要功能应包括五个方面，即操作部位转换功能、逻辑程序控制功能、转速与负荷控制功能、安全保护与应急操作功能和车钟通信功能。

典型系统日本Nabtecso公司、挪威Kongsberg公司以及德国西门子公司等国际著名的船电产品制造商均已有较成熟的技术和相应的配套产品，并己实际应用于各类船舶。最新的船舶自动化设备技术的发展趋势是将程序控制分为小型的智能单位，就地操纵。

NabtecsoM-800III日本NabtecsoM-800III船舶推进控制系统是Nabtesco(原名Nabco)继M-800-II后推出的第三代微机控制的船舶推进控制系统，与MAN，SULZER和B&W等中、低速柴油主机配套使用，在日本国内市场占有率为60%。NabtecsoM-800III船舶推进控制系统结构如图1所示。

NabtecsoM-800III船舶推进控制系统主要由驾驶台控制面板、车钟传令器，集控室控制面板，集控室操作单元，机旁控制箱和接线端子板单元组成。该系统以按键为主，通过双冗余CAN总线进行数据通信，可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低。目前，日本Nabtecso公司已经推出下一代的触屏船舶推进控制系统M-800-V，使操作更简化，系统更可靠，并且具备错误检查功能。

Kongsberg Auto Chief C20挪威Kongsberg公司研制的AutoChief C20推进控制系统采取的是模块化的设计，适用于高、中、低速的柴油机，也适用于带齿轮箱和变距桨的船舶推进装置。AutoChief C20推进控制系统采用的是分布式模块化处理单元和双重冗余CAN总线。Auto Chief C20推进控制系统结构见图2，主要由以下几个部分组成：控制面板、主机车钟单元、主机安全系统、电子调速系统、操纵记录仪和分布式处理单元。

Blue Vision Basic New GenerationBlue Vision NewGeneration是MTU公司为装备有MTU2000或4000系列船用柴油机推进装置的游艇和工作船所设计的控制系统。BlueVision NewGeneration是该公司的最新一代产品。系统的结构如图3所示。

Blue Vision NewGeneration由监测控制系统MCS和遥控系统RCS组成，通过接口模块与柴油机控制系统ECS，齿轮箱系统，推进系统和辅助系统进行通讯。其中，监测控制系统可以扩展到6个控制从站，分别在仪器设备上记录、比较、显示来自各个传感器的监测信号，并且它可以通过NMEA规定的通讯接口与航海记录仪VDR和全球卫星定位系统GPS通信。遥控系统可以分为本地控制站，遥控控制站和便携式移动控制站三种，便携式移动控制站是可选项1。