PLC和電一氣混合控制技術在主機遙控裝置中的應用趨勢分析

?陳文騰

摘要：船舶的運行需要通過主機進行控制，而隨著技術的發展，主機已經實現遙控操作，并且主機遙控裝置隨著科學技術的發展越來越先進，可以滿足多種不同的操作需求，安全性也更高。從目前科學技術的發展情況來看，主機遙控裝置會在PLC技術和氣- 電混合控制方法的基礎上得以進一步優化，可靠性也會不斷提升。本文簡要分析船用主機遙控裝置發展趨勢。

關鍵詞：船用;主機遙控裝置;發展趨勢

前言

船舶駕駛室主機遙控是在駕駛室中實現對機艙內主機或傳動軸齒輪箱等進行遙控操作的裝置，主機遙控裝置在船舶安全運行等方面發揮重要作用，且隨著相關技術的發展，遙控裝置的技術性越來越突出，實際應用價值越來越高。我國船用主機遙控裝置有多種不同的類型，實際應用需要考慮船運行的具體需求，確保主機遙控裝置類型選擇的合理性，保證發揮出主機遙控裝置的作用。

一、國內船用主機遙控裝置類型

船用主機遙控裝置是新型的機艙自動化控制裝置，設計和生產的主要依據是《內河鋼船建造規范》、《鋼質海船入級與建造規范》等。目前，國內主機的調速方法不同，遙控裝置的類型也不同。大致可以分為兩大類：

（1）具有低速、功率大以及可逆轉性的柴油機駕駛室遙控裝置。此類型的柴油機主要應用于大型的船舶中，中、小型船舶很少使用該類型的主機遙控裝置[1]。（2）具有不可逆轉特點的柴油機和齒輪箱共同組成主機組的遙控裝置。該方法主要應用在中、小型船舶中。根據該裝置的特點，我國自行研發多種主機遙控裝置。根據我國主機遙控裝置當前的使用情況，可以將其分為以下幾種：氣動邏輯控制類型、氣- 電混合控制類型、全電控制類型、機械控制類型（即軟軸控制類型）、氣- 液控制類型、電- 液控制類型。從齒輪箱換向控制方法方面的區別，可以將主機遙控裝置分為以下幾個類型：氣控換向類型、電控換向類型、液壓控制換向類型、機械控制換向類型等。從船用主機組遙控裝置運行水平的角度來看，可以分為有級調速類型和無極調速類型;從目前的使用情況來看，有級調速類型的生產量比較少，而無極調速類型的控制方式則比較通用。

二、主機遙控裝置系統的使用

對于輪機系統來說，主機遙控是其重要組成部分，對主機的操作可以通過機旁、集中控制室、駕駛臺三個部位進行，通過對操縱部位轉換裝置的設置，確保在同一時間、同一部位對主機進行操縱。同時，還應在機旁對操縱部位轉換開關進行設置，并確保其有兩個位置，分別是遙控位和本地位。通常情況下，這一轉換閥應放置在遙控位置，使集中控制室或駕駛臺能夠對主機進行遙控操作。但是，如果兩處遙控系統同時出現故障，必須確保機旁有輪機人員在場，其職責是在第一時間將轉換開關從遙控換為本地，而在這種狀況下，兩處的遙控系統均處于停止工作狀態。接下來，應以駕駛臺下達的車令為主，由輪機員在機旁對主機進行操縱，操縱的方式可以是由手輪進行操縱，也可以是由手柄進行操縱。而對于集中控制室的操作臺來說，還應將操縱部位轉換開關進行設置，同時也應具體分為兩個位置，分別是機控位和駕控位，在處于機控位的情況下，對于駕駛臺來說，其下達車令只能針對與集中控制室，而手柄遙控主機主要由輪機人員進行操作。在該開關處于駕控位的時候，駕駛員可以通過車令手柄達到對主機進行控制的目的，而此時的集中控制室遙控系統不具備工作能力。（詳見圖一）

三、船用主機遙控裝置發展趨勢

船用主機遙控裝置是新型的自動化控制技術，廣泛應用在各種類型的船舶中，其經濟效益和社會效益已經越來越突出。雖然我國主機遙控裝置的研究和應用發展比較晚，但是其發展前景廣闊。我國是世界造船大國，尤其是中、小型船舶制造處于國際領先地位，船用主機遙控裝置技術的發展的重要性越來越突出;同時，在日后的發展中，提高控制裝置的可靠性也是船用主機遙控裝置發展的關鍵。這就需要我國的研究人員對國際上先進的控制方式和技術加以合理利用，并且選擇可靠性與先進性較高的元器件，實現船用主機遙控裝置發展目標。

（一）PLC技術推動船用主機遙控裝置發展

隨著我國PLC技術的發展，該技術在船用主機遙控裝置中的應用越來越廣泛，有效改善遙控裝置的性能，提高控制的有效性與安全性。同時，PLC技術具有抗干擾性能，得到很多行業的認可，通常能夠在比較惡劣的環境中發揮作用，故而在船舶領域中得到認可和廣泛應用。隨著我國船舶主機操作系統的發展，該領域對主機控制裝置性能的要求越來越高，而PLC技術的應用能夠進一步優化船用主機遙控裝置的性能[2]。因此，在船用主機遙控裝置未來的發展中，需要加強對PLC技術的應用，發揮出PLC技術的優勢，全方位優化遙控裝置的性能，從而促進船舶行業的快速發展。PLC遙控框圖，如下圖：

（二）氣- 電混合控制方法的應用越來越廣泛

氣- 電混合主機遙控裝置，是一種集合氣動控制和電動控制兩種技術的優點，這一點在國際上已經得到廣泛應用。氣動控制技術主要應用的是壓縮空氣滯后的特點，將其作為調速指令信號，而后在返回機艙中對主機調速器進行控制，且這一動作會被駕駛室與船艙之間的距離制約，如果距離較大，調速換向信號指令傳遞到機艙時將會延遲過長時間。而使用氣

-電混合控制方式將不受駕駛室與輪機艙之間距離的影響，壓縮空氣的操作也不需要延伸到船舶的駕駛室中;并且該方法適合應用在各種類型的船舶中，不僅能夠有效節約材料，還能夠促進船舶制造的發展，換向的可靠性以及調速精度明顯優于其他控制方式。

（三）重點提高操作系統的可靠性

根據我國船用主機遙控裝置的發展情況來看，提高其操作系統可靠性是發展主要趨勢之一。操作系統和動力裝置運行的可靠性將會對船舶的綜合效益產生直接影響。提高遙控裝置操作系統的可靠性，可以通過改善齒輪箱換向閥使用壽命、改善主機轉速精度控制效果、使用可靠性較高的元器件、延長操作系統中相關元器件的使用壽命以及延長調速器的壽命等方法[4]。

總結

從現階段的科學技術發展情況來看，船用主機遙控裝置發展是以PLC技術和氣- 電混合控制方法作為基礎，實現兩種技術在主機遙控裝置的有效應用，提升遙控裝置的技術性能，以便適應不同的工作環境，優化船主機遙控操作質量，提高遙控操作安全性的同時，提高船運行的安全性，從而保障相關人員和資產的安全性。

參考文獻：

[1]?? 李晶，周曉偉，石浩艦.基于ARM系統的船用嵌入式綜合顯示模塊設計[J].機電設備，2016，33（05）：11-14+19.

[2]?? 吳先德，彭武平，周彩，樊友斌.小型船用柴油機主機電動遙控系統的設計[J].中國水運.航道科技，2017（01）：26-32.

[3]?? 向文，章銳，羅建宏.二手船用無線遙控抓斗在新船上的應用[J].船舶標準化工程師，2017，50（01）：39-41+49.

[4]?? 吳先德，彭武平，趙文，占政.小型船舶柴油機主機電動遙控系統設計[J].工業技術創新，2016，03（06）：1124-1127.

?陳文騰

摘要：船舶的運行需要通過主機進行控制，而隨著技術的發展，主機已經實現遙控操作，并且主機遙控裝置隨著科學技術的發展越來越先進，可以滿足多種不同的操作需求，安全性也更高。從目前科學技術的發展情況來看，主機遙控裝置會在PLC技術和氣- 電混合控制方法的基礎上得以進一步優化，可靠性也會不斷提升。本文簡要分析船用主機遙控裝置發展趨勢。

關鍵詞：船用;主機遙控裝置;發展趨勢

前言

船舶駕駛室主機遙控是在駕駛室中實現對機艙內主機或傳動軸齒輪箱等進行遙控操作的裝置，主機遙控裝置在船舶安全運行等方面發揮重要作用，且隨著相關技術的發展，遙控裝置的技術性越來越突出，實際應用價值越來越高。我國船用主機遙控裝置有多種不同的類型，實際應用需要考慮船運行的具體需求，確保主機遙控裝置類型選擇的合理性，保證發揮出主機遙控裝置的作用。

一、國內船用主機遙控裝置類型

船用主機遙控裝置是新型的機艙自動化控制裝置，設計和生產的主要依據是《內河鋼船建造規范》、《鋼質海船入級與建造規范》等。目前，國內主機的調速方法不同，遙控裝置的類型也不同。大致可以分為兩大類：

（1）具有低速、功率大以及可逆轉性的柴油機駕駛室遙控裝置。此類型的柴油機主要應用于大型的船舶中，中、小型船舶很少使用該類型的主機遙控裝置[1]。（2）具有不可逆轉特點的柴油機和齒輪箱共同組成主機組的遙控裝置。該方法主要應用在中、小型船舶中。根據該裝置的特點，我國自行研發多種主機遙控裝置。根據我國主機遙控裝置當前的使用情況，可以將其分為以下幾種：氣動邏輯控制類型、氣- 電混合控制類型、全電控制類型、機械控制類型（即軟軸控制類型）、氣- 液控制類型、電- 液控制類型。從齒輪箱換向控制方法方面的區別，可以將主機遙控裝置分為以下幾個類型：氣控換向類型、電控換向類型、液壓控制換向類型、機械控制換向類型等。從船用主機組遙控裝置運行水平的角度來看，可以分為有級調速類型和無極調速類型;從目前的使用情況來看，有級調速類型的生產量比較少，而無極調速類型的控制方式則比較通用。

二、主機遙控裝置系統的使用

對于輪機系統來說，主機遙控是其重要組成部分，對主機的操作可以通過機旁、集中控制室、駕駛臺三個部位進行，通過對操縱部位轉換裝置的設置，確保在同一時間、同一部位對主機進行操縱。同時，還應在機旁對操縱部位轉換開關進行設置，并確保其有兩個位置，分別是遙控位和本地位。通常情況下，這一轉換閥應放置在遙控位置，使集中控制室或駕駛臺能夠對主機進行遙控操作。但是，如果兩處遙控系統同時出現故障，必須確保機旁有輪機人員在場，其職責是在第一時間將轉換開關從遙控換為本地，而在這種狀況下，兩處的遙控系統均處于停止工作狀態。接下來，應以駕駛臺下達的車令為主，由輪機員在機旁對主機進行操縱，操縱的方式可以是由手輪進行操縱，也可以是由手柄進行操縱。而對于集中控制室的操作臺來說，還應將操縱部位轉換開關進行設置，同時也應具體分為兩個位置，分別是機控位和駕控位，在處于機控位的情況下，對于駕駛臺來說，其下達車令只能針對與集中控制室，而手柄遙控主機主要由輪機人員進行操作。在該開關處于駕控位的時候，駕駛員可以通過車令手柄達到對主機進行控制的目的，而此時的集中控制室遙控系統不具備工作能力。（詳見圖一）

三、船用主機遙控裝置發展趨勢

船用主機遙控裝置是新型的自動化控制技術，廣泛應用在各種類型的船舶中，其經濟效益和社會效益已經越來越突出。雖然我國主機遙控裝置的研究和應用發展比較晚，但是其發展前景廣闊。我國是世界造船大國，尤其是中、小型船舶制造處于國際領先地位，船用主機遙控裝置技術的發展的重要性越來越突出;同時，在日后的發展中，提高控制裝置的可靠性也是船用主機遙控裝置發展的關鍵。這就需要我國的研究人員對國際上先進的控制方式和技術加以合理利用，并且選擇可靠性與先進性較高的元器件，實現船用主機遙控裝置發展目標。

（一）PLC技術推動船用主機遙控裝置發展

隨著我國PLC技術的發展，該技術在船用主機遙控裝置中的應用越來越廣泛，有效改善遙控裝置的性能，提高控制的有效性與安全性。同時，PLC技術具有抗干擾性能，得到很多行業的認可，通常能夠在比較惡劣的環境中發揮作用，故而在船舶領域中得到認可和廣泛應用。隨著我國船舶主機操作系統的發展，該領域對主機控制裝置性能的要求越來越高，而PLC技術的應用能夠進一步優化船用主機遙控裝置的性能[2]。因此，在船用主機遙控裝置未來的發展中，需要加強對PLC技術的應用，發揮出PLC技術的優勢，全方位優化遙控裝置的性能，從而促進船舶行業的快速發展。PLC遙控框圖，如下圖：

（二）氣- 電混合控制方法的應用越來越廣泛

氣- 電混合主機遙控裝置，是一種集合氣動控制和電動控制兩種技術的優點，這一點在國際上已經得到廣泛應用。氣動控制技術主要應用的是壓縮空氣滯后的特點，將其作為調速指令信號，而后在返回機艙中對主機調速器進行控制，且這一動作會被駕駛室與船艙之間的距離制約，如果距離較大，調速換向信號指令傳遞到機艙時將會延遲過長時間。而使用氣

-電混合控制方式將不受駕駛室與輪機艙之間距離的影響，壓縮空氣的操作也不需要延伸到船舶的駕駛室中;并且該方法適合應用在各種類型的船舶中，不僅能夠有效節約材料，還能夠促進船舶制造的發展，換向的可靠性以及調速精度明顯優于其他控制方式。

（三）重點提高操作系統的可靠性

根據我國船用主機遙控裝置的發展情況來看，提高其操作系統可靠性是發展主要趨勢之一。操作系統和動力裝置運行的可靠性將會對船舶的綜合效益產生直接影響。提高遙控裝置操作系統的可靠性，可以通過改善齒輪箱換向閥使用壽命、改善主機轉速精度控制效果、使用可靠性較高的元器件、延長操作系統中相關元器件的使用壽命以及延長調速器的壽命等方法[4]。

總結

從現階段的科學技術發展情況來看，船用主機遙控裝置發展是以PLC技術和氣- 電混合控制方法作為基礎，實現兩種技術在主機遙控裝置的有效應用，提升遙控裝置的技術性能，以便適應不同的工作環境，優化船主機遙控操作質量，提高遙控操作安全性的同時，提高船運行的安全性，從而保障相關人員和資產的安全性。

參考文獻：

[1]?? 李晶，周曉偉，石浩艦.基于ARM系統的船用嵌入式綜合顯示模塊設計[J].機電設備，2016，33（05）：11-14+19.

[2]?? 吳先德，彭武平，周彩，樊友斌.小型船用柴油機主機電動遙控系統的設計[J].中國水運.航道科技，2017（01）：26-32.

[3]?? 向文，章銳，羅建宏.二手船用無線遙控抓斗在新船上的應用[J].船舶標準化工程師，2017，50（01）：39-41+49.

[4]?? 吳先德，彭武平，趙文，占政.小型船舶柴油機主機電動遙控系統設計[J].工業技術創新，2016，03（06）：1124-1127.