基于PLC的船舶并車裝置自動同步設計研究

古龍江

（上海船舶運輸科學研究所有限公司 上海市 200135）

船舶內部柴油發電機中的并車控制裝置極大影響船舶電站的使用狀態，受內外部環境影響，并車裝置自動同步形式在正式使用時存有些許問題，操作人員要利用PLC 系統合理規劃并車裝置自動同步形態，精準解決其內部形成的更多問題，有效改善船舶并車裝置的自動使用狀態。

1 船舶并車裝置自動同步的應用原理

在當前的船舶并車中，常見的并車形式分為準確同步并車與自動同步并車，而自動同步并車的應用范圍更加廣泛。船舶并車裝置在使用過程中，自動同步并車的應用優勢為花費時間較少，該類型式的主要缺陷為電網與柴油發電機中的相位、頻率、電壓值仍存有些許差距，即在應用過程中會生成一定的沖擊電壓與電流；而在使用準確同步并車時 則不存在該類問題，該類型式的主要問題為花費的時間較多，兩種形式在實際運用時的重要區別為并車以前操作人員使用的柴油發電機是否存有勵磁現象。使用自動同步并車時，要率先采取柴油機，再利用該裝置來啟動發電機，該階段的發電機未存有任何勵磁現象，再對發電機轉速進行恰當檢測，當該轉速符合電網內部頻率時，再將發電機放置到電網內，并對發電機開展勵磁操作[1]。在使用準確同步并車形式時，要率先勵磁發電機，再對發電機中的頻率、相位與電壓等參數進行合理控制，將該類參數與電網內部參數進行詳細比較，若兩項數據信息相同，可將發電機并入到電網內，繼而對電網進行持續性運行。若想切實實現自動同步并車，應適時規劃多個條件，如（f1-f2）的絕對值要小于1%的f2；(u1-u2)的絕對值要小于10%的u2；(ψ1-ψ2)的絕對值要小于10%的ψ2，在該類不等式中，ψ 為相位、u2為電網電壓、u1為柴油發電機中的電壓。在關注以上3 個不等式時，可發現電網電壓與柴油發電機中的電壓頻率、相位、幅值應保持相同狀態，該階段開展并網工作并不會出現電流沖擊、電壓沖擊，受內外部環境影響，現實中極難滿足項目運行的理想狀態，只要能保證并網安全，即可開展并車行為，因而操作人員在PLC系統的適宜引導下，科學開展船舶并車裝置的自動同步設計，其同步設計需滿足船舶運行的基礎要求。

2 PLC形態下船舶并車裝置自動同步設計過程

2.1 確認并車系統結構

在開展船舶并車裝置自動同步設計前，要適時明確系統內部結構并掌握結構中的各項參數，利用對相關參數的科學控制，適時改善并車裝置自動同步設計效果。具體來看，當前在PLC 系統的指引下，船舶自動同步并車體系屬柴油發電機下的自動并車，使用相關信息技術手段后，同步并車系統中的結構主要有比較電路、控制按鈕、顯示按鈕與發電機等。在同步并車系統結構中的比較電路中，其包含電網頻率、發電機頻率、電網電壓、發電機電壓、電網相位、發電機相位等。操作人員要利用合適的調試形式來擴展輸出與輸入點，在船舶電站中開展多臺發電機的管控工作，再利用PLC 系統平臺來適當找尋各種類型的網絡接口。為提升并車裝置自動同步的整體設計效果，要利用比較電路來適時分析電網與發電機中相位、頻率、電壓的具體區別，對該類數值信息進行適當規劃。利用PLC 系統平臺完成對相位、頻率與電壓值區別的詳細分析后，要借助合適舉措來控制多臺發電機的操作狀態，并利用并聯形式將該類發電機重新運輸到網絡系統中，透過對控制按鈕的科學使用，高效完成參數設置、急停與啟動等操作[2]。在當前船舶自動同步并車體系結構內，操作人員要適時觀察各項參數變化范圍，并在該類結構搭建過程中就確認各項參數的標準使用范圍，利用對該項數值的科學控制，切實增強該類參數設計應用的準確性，及時解決參數設置應用時遇到的更多問題，適時改善參數設計應用狀態。開展并車裝置自動同步的整體設計時，要合理規范自動同步并車中的使用標準，確認該類裝置的使用過程，利用適宜的監督平臺來監控數據運行過程，改善該類裝置的使用狀態，提升同步并車裝置的整體應用效果。

2.2 科學開展軟件設計

在科學控制并車裝置自動同步設計的過程中，還要利用PLC 系統來完成軟件設計，增強自動同步并車應用的合理性。具體來看，操作人員需率先確認軟件設計流程，即設置出自動并車的軟件運行流程，將各項參數都投放到該類流程中，提升自動行車的準確性。要初始化自動并車系統，對電壓數值的變化狀態進行適時調整，若電壓未達到理想狀態，則要利用合適的模塊來完成電壓調整，使該類電壓的數值范圍重新回歸到理想范圍中。當電壓滿足軟件檢測標準后，要檢測信號頻率，若該頻率未滿足電網內部標準，則要及時使用調頻模塊，在該類模塊的科學規劃下，使該項信號頻率符合電網內部的基礎性要求。在完成電壓與頻率的整體設計后，還需科學設置合閘時間，并開展合閘工序，適時完成自動并車操作，提升該類裝置整體使用質量。在確認自動并車內在流程后，操作人員應將注意力放置到日常的操作管理中，即定期更新不同類型的數據軟件，既要提升信號頻率、電壓與相位等數值的傳輸速度，還要利用先進的技術手段適時改善運行程序，使該類程序滿足電網建設的基礎要求。操作人員要科學監督自動并車內部流程的設計過程，及時規范各項設計細節，利用對各項細節問題的持續性管理，高效解決并車裝置自動同步系統的使用問題，增進該類裝置設計應用效果。在進行系統軟件設計的過程中，要適時明確電網內部的基礎性要求，將自動同步并車的應用狀態與該類要求充分結合，并嚴格遵從電壓、頻率與相位的檢測順序，即電壓滿足相關要求后才能開展頻率測試，在該項檢測方式的帶動下，切實改善自動同步并車的使用狀態，及時解決該類裝置在實際應用中存有的更多問題，提升項目設計應用效果。

2.3 規范硬件設計

為提升并車裝置自動同步的整體設計效果，操作人員要適當開展該類裝置中的硬件設計。具體來看，自動并車中的硬件系統設計包含相位、頻率與電壓下的電路處理。當前柴油發電機在使用過程中，其內部的電壓運行狀態都較為穩定，可采取合適的方法來完成電壓中的電路處理，對電網電壓與發電機電壓的一致性進行適當檢測。檢測電網電壓與發電機電壓一致性的應用原理時，要率先輸入電網電壓信號與發電機電壓信號，將該類信號設置成正弦波信號，再利用合適的裝置來比較2 類電壓信號，將其獲取的比較結果傳輸到PLC 系統接口中，借助PLC 系統可適時獲取2 種信號的比較結果，在滿足該類條件后，可適時判斷相位條件與頻率條件。在檢測信號頻率的過程中，要科學規范信號檢測的使用儀器，光電編碼器可高效完成信號檢測，并科學處理柴油發電機中的工作頻率。柴油發電機中的頻率信號在經過適宜的濾波處理后，其信號數據可借助三極管來傳輸到PLC系統中的計數口內，繼而獲取發電機內部頻率。若發電機內部的信號頻率與電網頻率未能達到相關標準要求時，可利用PLC 控制系統來調整該類器械的整體運行頻率，繼而更好地達成此后的并網需求。若想判斷發電機內部相位與并網要求的一致性時，可適時轉變電壓信號，利用對電壓波形的全面控制，適時改善發電機相位檢測效果，并適時找尋出各發電機的并網標準，在該項舉措的影響下，適時縮減發電機相位與并網時的相位差距，有效增強該項數值的準確性[3]。在完成發電機的硬件設計后，操作人員需將硬件系統與軟件系統充分結合，合理檢測發電機內部的電壓、頻率與相位，借助對該類數值的持續性控制，高效改善并車裝置自動同步設計應用效果。

3 船舶并車裝置自動同步的實現

3.1 明確信號檢測原理

完成船舶并車裝置自動同步的整體設計后，操作人員可利用適當平臺來實現自動同步并車的內部設計。具體來看，將發電機組投放到電網內部且進行并聯運行時，不可將電網與發電機組開關進行隨意連接，避免形成沖擊力較強的電流，使自動同步并車裝置出現崩潰問題。正式應用船舶并車裝置自動同步設計前，要適時明確裝置內部的更多參數，對該類參數的變化范圍進行適當規范，只有參數范圍處在裝置使用的標準中，才能切實改善自動同步并車的設計應用效果。影響自動同步并車的主要參數為相位、頻率與電壓。具體來看，電網電壓中的初相位與發電機電壓中的初相位差值應保持在15°左右；電網頻率與發電機頻率的差距需處在額定頻率值的2%左右；電網電壓與發電機電壓間的差距應保持在額定電壓值的10%。在明確了影響信號檢測效果的各項參數范圍后，操作人員需對相位、頻率與電壓值進行適當測算，及時確認該類數值的應用范圍，再將該類數值范圍投放到自動同步并車裝置中，適時改善該類裝置的使用狀態，繼而滿足此后信號檢測的更多需求[4]。操作人員在處理相位、頻率與電壓等數值范圍時，要將該類信息科學安置在網絡系統平臺中，對各類信號檢測范圍進行合理規范，切實改善信號處理狀態，為此后船舶并車裝置自動同步設計應用打下較佳基礎。

3.2 收集和處理電壓信號

在處理與收集電壓信號時，要科學選擇檢測器械，當前試驗采取了交流電壓變送器，借助對該類裝置的持續性使用，高效獲取電壓信號。比如，要將母排側電壓與發電機側電壓利用互感器來降低電壓值，使其數值處在100V 左右。操作人員還要利用互感器適時傳送電壓信號，將該信號傳輸到電壓變送器內的輸入端，再對該類信號進行科學的轉換、處理。還要借助電壓變送器中的輸出端來輸出直流電壓信號，再將各個電壓信號模塊傳輸到PLC 中，完成電壓信號測量工作。若想適時完善大電壓差的閉鎖環節，要利用PLC 系統合理判斷發電機內的電壓信號與母排電壓信號，借助兩者的差值來精準判斷其與電壓差的關系，科學探究滿足電壓差的多項條件，提升對電壓信號的控制性效果。若PLC 系統中的電壓信號滿足電壓差內的各項條件，則可適當開展下一階段的測試；當電壓信號沒能達到電壓差中的相關條件時，PLC 系統會發出禁止性命令，發射出不同類型的警報信號。完成對電壓信號的精準處理后，操作人員要利用系統平臺適時規劃該類信號，將該類信號傳輸到系統平臺中，借助系統平臺內部的軟硬件來完成對相關信號的處理與儲存，適時改善信號處理的具體狀態，找出影響信號質量的更多問題，再利用系統平臺中的合適手段加以解決，提升電壓信號處理的科學性。

3.3 采集和處理頻率信號

若想更好地采集和處理頻率信號，要適時明確船舶并車裝置自動同步設計內容，對該項內容進行重新規劃。操作人員在正式開展頻率信號處理前，要適時確認檢測器械，當前試驗中使用了頻率變送器來測試頻率信號，并從收集到處理，對該類信號進行整體規劃。進行頻率信號的采集和處理時，要將已完成傳輸的頻率信號轉變成直流電壓信號，再將該類信號傳輸到PLC 模擬量的收集模塊內，增強頻率信號處理的科學性。操作人員應適時明確頻率信號的數值標準，對該項數值范圍進行適當規范，提升頻率信號處理的有效性。當前采用的頻率變送器為S2-FD-450V2 型號，該類變送器的應用狀態較為可靠靈活，并在一定的量程范圍中帶有一定的線性度。該頻率變送器的輸入量程在45-55Hz 之間，且電壓處在100V 左右，可輸出0-5V 的直流電壓信號[5]。操作人員要將標準的直流電壓信號傳輸到PLC 系統中，利用對頻率參數的科學測量來獲取自動同步并車裝置的頻率信號。若在實際測量中頻率差大小與方向未能達成并車條件，則PLC 系統將發出一定的減速控制信號或加速控制信號，并適時調整原動機內部的基礎轉速，對發電機頻率信號進行恰當改變，將該信號調整到同步并車頻率差的標準范圍中。若系統頻率產生異?，F象，PLC 系統同樣會發出一定的禁止指令，并生成警報信號。

3.4 處理相位信號

相位信號的收集和處理屬船舶并車裝置自動同步設計應用的關鍵性內容。當發電機進入到電網中時，主開關觸頭會在零相位差時產生閉合行為，若在實際運作時適當考量主開關本身的動作，系統在相位差變成零前就發出一定指令，該類提前指令可利用時間進行精準控制。當前試驗采用的為恒定超前時間形式來獲取相位信號，操作人員要將發電機中的正弦波電壓與電網內部的正弦波電壓利用波形變換電路轉換成同頻方波，再對波形變換電路進行科學控制。還要科學檢測發電機中的電壓方波與電網內部的電壓方波，在完成方波信號的測量工作后，可適時獲取兩個方波信號的時間差，繼而找尋出發出禁止指令的具體時間[6]。要對發電機電壓與電網電壓的運行周期進行科學控制，借助合適的檢測技術來找尋到該類運行周期的不同時間，明確主開關內部的固有動作時間，利用對相關操作時間的合理控制，切實找出兩項運行周期的時間差距，從而完成對相位信號的科學處理。在收集和處理相位信號的過程中，操作人員仍要將該類數值放置到與信號處理相關的系統平臺，利用對系統平臺的專業性控制，切實改善相位信號的處理狀態，找尋到該類信號合適的應用范圍，提升船舶并車裝置自動同步設計應用質量。

4 PLC形式下船舶并車裝置自動同步設計的應用效果

借助PLC 形式，操作人員完成了船舶并車裝置自動同步設計工作，為更好地檢驗項目設計效果，要對自動同步設計進行科學規范，并明確該類裝置設計的應用流程。首先，初始化船舶并車裝置自動同步系統后，要及時檢測電壓條件，確認該電壓條件與并車要求的關系，只有所有條件都符合對應性要求，才能進入到下一個流程。在電壓條件未滿足并車要求時，系統可適時發出警報指令，對初始化系統的運行狀態進行重新規范。其次，操作人員還要科學檢測電網運行頻率，當電網頻率與額定值的差距較大時，則要適當調整電網頻率，使其與額定值標準范圍相適應。開展并車操作的過程中，要科學檢測發電機組的內部頻率，若想更好地遏制逆功現象，增強并聯運行的穩定性，要適時確認電網與并機的頻率差距范圍，只有內部運行頻率處在該項差距范圍中，才能提升并車操作的準確性。最后，還要科學檢測并車要求與相位差條件的一致性。依照合適的信號檢測、相位檢測，適時獲取了并車要求中的數值范圍，再對相位差條件進行適當規范，有效增強船舶并車裝置自動同步設計的應用效果，滿足該項設計的多重需求，全面提升并車裝置的使用質量。

5 總結

綜上所述，良好的船舶并車裝置在進行自動同步設計時，需適當規范內部硬件軟件設計。操作人員要利用對電壓信號、頻率信號與相位信號的科學處理，適時規范信號處理狀態，找出標準的信號處理原理，改善船舶并車裝置的使用狀態。為促進船舶并車裝置自動同步設計應用效果，要合理規范與處理內部更多細節，提升自動同步使用狀態。