轮机自动化

轮机自动化知识点一．反馈控制系统的基本概念1．反馈控制系统的组成，要求画出组成框图,能够描述系统的工作过程扰动d比较器r e p q 被控量+ - yz2．自动控制系统的典型输入信号阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式其中阶跃形式是最严重的扰动。

3．反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？稳定性指标: 衰减率φ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=emax减去第二个同相波峰峰值B除以第一个波峰峰值A，即φ=（A-B）/A震荡次数N：是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数超调量σp ：是指在衰减震荡中，第一个波峰ymax减去新稳态值y（∞）与新稳态值之比的百分数准确性指标:最大动态偏差emax：是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。

静态偏差ε：是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值快速型指标：上升时间tr:是指在衰减震荡中,被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y（∞）所需的时间峰值时间tp：是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需要的时间过渡时间ts：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时间穿越次数：振荡周期:二．控制器作用规律1．调节器的种类及其作用规律表达式.各种调节规律的开环阶跃响应特性（输出曲线形状）双位是调节器:比例调节器（P）：P（t）=K·e（t)比例积分调节器（PI）：P（t）=K﹝e（t）+∫e（t）dt﹞比例微分调节器（PD）：P（t）= K〔e（t）+Td〕比例积分微分调节器（PID)：P（t)=K﹝e（t)+∫e（t）dt+ Td﹞e ep t p tε2KeKe Ke给定单元控制单元执行单元控制对象测量单元t Tit 比例调节器输出特性比例积分调节器输出特性e ep t tpt t 比例微分调节器输出特性比例积分微分调节器输出特性2．正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数(PB、Ti、Td）的影响正反馈：是指经反馈能加强闭环系统输入效应，即使偏差e增大负反馈：是指经反馈能减弱闭环系统输入效应,即使偏差e减小正反馈可以增大调节器的放大倍数,负反馈用来提高自动调节系统(或者调节器）的稳定性。

《轮机自动化》课程教学大纲一、本课程的性质与任务轮机自动化属于轮机管理专业的专业课性质。

其目的是讲解轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法，为学生能够适应现代船舶机舱的管理奠定基础。

二、课程简介“轮机自动化”课程讲授轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法。

课程内容包含14个部分，即反馈控制系统的基本概念、调节器基本作用规律、传感器和变送器、执行机构、船舶冷却水温度自动控制系统、燃油粘度自动控制系统、分油机自动控制系统、船用燃油辅锅炉的自动控制系统、阀门遥控及液舱遥测系统、主机遥控系统基础知识、船舶柴油主机气动操纵系统、AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统、监视与报警系统概述和DATACHIEF-C20监视与报警系统。

三、课程知识体系架构及教学要求(一) 理论授课1．反馈控制系统的基本概念1.1反馈控制系统的组成概念：●反馈控制系统、反馈、控制对象、测量单元、调节单元、执行机构、环节、扰动、闭环系统◎输入、输出、设定值、测量值、偏差、被控量、控制量、基本扰动、外部扰动○前向通道、反馈通道、开环控制、复合控制、前馈知识点及应用：●（1）反馈控制系统的基本组成环节●（2）反馈控制系统的传递方框图●（3）反馈控制系统的工作过程●（4）反馈控制系统的分类○（5）自动控制系统的其他形式案例：○柴油主机缸套冷却水温度控制系统1.2反馈控制系统的动态过程概念：●稳态（平衡态）、动态（过渡）过程、阶跃输入、衰减率、超调量、静态偏差、过渡过程时间◎速度输入、脉冲输入、发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、非周期过程、最大动态偏差○正弦输入、振荡次数、上升时间、峰值时间知识点及应用：●（1）控制系统动态过程的概念●（2）控制系统的典型输入信号●（3）评定控制系统动态过程品质的指标案例：●（1）定值控制系统的动态过程●（2）随动控制系统的动态过程2．调节器基本作用规律2.1双位作用规律概念：●双位控制、双位作用规律、压力开关、上限值、下限值、幅差知识点及应用：●（1）双位控制的概念●（2）双位控制的特点●（3）双位控制中被控量上、下限的调整案例：●（1）浮子式辅锅炉水位双位调节器●（2）YT-1226型压力调节器2.2比例作用规律概念：●比例作用、比例系数、比例带◎正作用式调节器、反作用式调节器○量程系数知识点及应用：●（1）比例作用的概念及其表达式●（2）比例作用的控制过程●（3）比例作用的特点●（4）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（5）比例作用的开环阶跃响应特性案例：●（1）浮子式水位比例控制系统◎（2）气动比例调节器2.3比例积分作用规律概念：●积分作用、比例积分作用、积分时间知识点及应用：●（1）积分作用的概念及其表达式●（2）比例积分作用的的概念及其表达式●（3）积分作用的特点●（4）积分时间的概念及其物理意义●（5）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（6）比例积分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例积分调节器2.4微分作用规律概念：●理想的微分作用、实际的微分作用、微分时间知识点及应用：●（1）微分作用的概念及其表达式●（2）比例微分作用的概念及其表达式●（3）微分时间的概念及其大小对微分作用强弱的影响●（4）微分作用的特点●（5）实际微分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例微分调节器2.5比例积分微分作用规律概念：●比例积分微分作用知识点及应用：●（1）比例积分微分作用的概念及其表达式●（2）比例积分微分作用的开环阶跃响应特性●（3）比例积分微分作用的气动实现方法◎（4）比例积分微分作用的集成电路实现方法○（5）比例积分微分作用的数字实现方法案例：●（1）QTM-23J气动PID调节器◎（2）NAKAKITA气动PID调节器◎（3）由运算放大器组成的PID调节器○（4）增量式数字PID控制算法流程3．传感器和变送器3.1船舶机舱常用传感器概念：●温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量传感器、转速传感器、转矩传感器知识点及应用：●（1）各种传感器的测量原理◎（2）信号变换原理案例：◎（1）热电阻、热电偶温度传感器及其转换电路◎（2）滑动电阻式、金属应变片式、电磁感应式压力传感器◎（3）变浮力式、吹气式液位传感器◎（4）容积式、电磁式、差压式流量传感器◎（5）测速发电机式、磁脉冲式转速传感器◎（6）相位差式转矩传感器3.2变送器概念：●变送器、零点、量程、迁移知识点及应用：●（1）变送器的构成原理●（2）变送器零点和量程的概念●（3）变送器的标准输出信号●（4）气动差压变送器的工作原理及其调整方法◎（5）电动差压变送器的工作原理及其调整方法●（6）变送器的应用方法案例：◎（1）气动差压变送器◎（2）电动差压变送器◎（3）变送器测量锅炉水位的实例4执行机构概念：●气开式调节阀、气关式调节阀、阀门定位器、位置反馈知识点及应用：●（1）气动调节阀的类型●（2）气动阀门定位器的工作原理●（3）电动执行机构的组成原理●（4）电/气动执行机构的组合方式案例：◎带阀门定位器的气动薄膜调节阀5船舶冷却水温度自动控制系统概念：●开式冷却、闭式冷却、高温淡水、低温淡水、缸套水知识点及应用：●（1）主机缸套水的冷却方法●（2）主机缸套冷却水温度控制系统的组成●（3）控制系统工作原理及操作方法案例：◎ENGARD型中央冷却水温度自动控制系统6燃油黏度自动控制系统概念：●燃油粘度、燃油粘度控制、燃油温度控制、燃油切换知识点及应用：●（1）燃油粘度控制方法●（2）燃油粘度测量原理●（3）燃油粘度控制系统的组成及其工作原理案例：◎NAKAKITA型燃油粘度控制系统7分油机自动控制系统概念：●操作水、排渣、排水、分油机时序控制、报警知识点及应用：●（1）分油机自动控制系统的组成●（2）控制系统的时序控制过程●（3）控制系统的操作和管理案例：◎ALFA-LAVAL EPC-40分油机自动控制系统8船舶燃油辅锅炉自动控制系统概念：●预扫风、点火、燃烧时序、时序控制器、火焰检测器、风压保护、熄火保护、水位控制、燃烧控制知识点及应用：●（1）辅锅炉的水位双位控制●（2）辅锅炉的蒸汽压力自动控制●（3）辅锅炉的燃烧时序控制过程◎（4）采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制案例：◎采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制实例9阀门遥控及液舱遥测系统概念：●阀门遥控、液位遥测知识点及应用：●（1）阀门遥控系统的功能、组成及原理●（2）液位遥测系统的功能、组成及原理案例：无10主机遥控系统基础知识概念：●自动遥控、手动遥控、起动、换向、能耗制动、强制制动、重复起动、重起动、慢转起动、加速速率限制、程序负荷、转速限制、临界转速回避、负荷限制、应急操纵、越控知识点及应用：●（1）主机遥控系统的组成●（2）主机遥控系统的主要功能●（3）主机遥控系统的分类●（4）车钟系统●（5）起动逻辑回路●（6）换向逻辑回路●（7）制动逻辑回路●（8）转速与负荷控制●（9）主机遥控系统的信号转换和执行机构案例：◎（1）车钟系统实例◎（2）起动、换向逻辑回路实例◎（3）电/气转换器实例◎（4）电/液伺服器实例◎（5）电动执行机构实例11船舶柴油主机气动操纵系统概念：●气动操纵系统、两位三通阀、主起动阀、起动控制阀、气缸起动阀、空气分配器、操作部位切换、遥控、机旁操作、起动油量、可变喷油定时知识点及应用：●（1）气动操纵系统的气源及其分布●（2）机旁/遥控切换●（3）集控/驾控切换●（4）机旁操作时的停车、换向和起动过程●（5）集控操作时的停车、换向和起动过程●（6）驾控操作时的停车、换向和起动过程●（7）VIT动作原理案例：◎MAN-B&W-S-MC/MCE型主机气动操纵系统12 AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统概念：●驾驶台控制单元、集控室控制单元、车钟记录装置、安全保护单元（SSU8810）、数字调速单元（DGU8800e）知识点及应用：●（1）AC-4主机遥控系统的组成●（2）驾驶台控制面板及其功能●（3）集控室控制面板及其功能●（4）AC-4主机遥控系统的主要控制功能●（5）AC-4主机遥控系统在不同车令下的工作过程●（6）AC-4主机遥控系统的参数显示与设置●（7）AC-4主机遥控系统的装置功能试验案例：◎AC-4主机遥控系统的结构组成及其主要操作方法13 机舱监视与报警系统概述概念：●监视与报警、延伸报警、延时报警、报警闭锁、连续监视、扫描监视知识点及应用：●（1）监测参数的类型●（2）监视与报警系统的监测方式●（3）监视与报警系统的组成与功能案例：无14 DATACHIEF-C20监视与报警系统概念：●网络、分布式处理单元（DPU）、远程操作站（ROS）、值班呼叫系统（WCS）、网关知识点及应用：●（1）DC C20监控系统的结构组成●（2）分布式处理单元（DPU）●（3）远程操作站（ROS）及系统功能案例：◎DATACHIEF-C20监视与报警系统(二) 实验授课1.反馈控制系统实验实验内容：单容水柜水位控制系统演示与实操实验要求：（1）结合水位控制系统实验装置了解反馈控制系统的结构组成，熟悉实验装置的管路和信息流程，对反馈控制系统的基本组成环节进行对号入座；（2）将控制对象（单容水柜）、将调节器、测量单元和执行机构连成闭环系统，并投入运行，观察实际水位的变化情况，理解调节过程；（3）通过电脑屏幕观察反馈控制系统的动态过程。

《轮机自动化》课程标准课程代码：课程类型：理实一体化课程性质：必修课适用专业：轮机工程技术专业总学时：90一、课程性质与作用《轮机自动化》是海洋船舶轮机工程技术〈轮机管理〉专业核心课程，是海船船员三管轮适任考试课程之一，是从事船舶控制设备运行、维护、安装、调试，航运部门机务管理必备的课程。

二、课程目标按照STCW公约（2010修正案）、中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则、中华人民共和国《轮机自动化》课程考试大纲所规定的船舶轮机员（三管轮）适任标准与岗位能力标准，确定本课程的知识目标、能力目标以及素质目标。

（一）知识目标・能表述自动控制系统的基本组成和动态过程形式；・能表述调节规律的类型、作用和特点；・能表述常用传感器、变送器、调节器、执行机构的作用、基本原理和特点；・能表述典型的机舱自动控制系统的作用、组成和工作原理；・能表述主机遥控系统的类型、组成和主要功能；・能表述机舱监视与报警系统的类型和主要功能；・能表述火灾自动报警系统的类型、主要功能和特点。

（二）能力目标・具备变送器、调节器、执行机构等自动化仪表的使用操作与调整的能力；・具备冷却水温度、燃油供油单元、燃油净油单元、燃油辅锅炉、自清滤器、阀门遥控及液舱遥测等自动控制系统的操作与管理能力；・具备主机遥控系统的操作与管理能力；・具备机舱监视与报警系统的操作与管理能力；（三）素质目标・具备良好的职业道德、工作责任心和吃苦耐劳的品质。

具备服从意识与团队协作精神，具有良好的语言表达能力尤其是英语表达能力和涉外事务的处理能力。

・具有良好的行为习惯和人际关系，尊重他人、服从集体。

具有敏捷的情景意识与正确判断能力。

严格遵守劳动合同及涉外纪律，具有良好的通信与沟通能力。

三、课程设计理念与思路课程设置依据：依据STCwlo公约、国家海事局高级船员最新考纲和现代船舶轮机管理的工作需求设置“轮机自动化”课程；同时考虑到“以职业素质为基础，以适岗能力为本位”的教育教学指导思想和航海高职高专学生的认知规律，以满足远洋船舶轮机人才需求、船舶轮机岗位群能力的需求和对于高级船员的适任要求。

第一章自动控制系统(一) 单项选择题1. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，淡水冷却器的输入与输出量分别是A．三通调节阀开度，冷却水进口温度B．冷却水出口温度,冷却水进口温度C．冷却水出口温度，三通调节阀开度D．冷却水进口温度，三通调节阀开度2. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中,限位开关的作用是A．防止电机连续转动B．防止电机因短路等故障烧坏C．防止三通调节阀卡在极限位置D．防止“增加”和“减少”输出继电器同时通电3. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，在“增加”和“减少"输出继电器的通电回路中,各串接一个中间继电器的常闭触头的作用是A．“增加”或“减少”输出继电器通电自保B．防止“增加”和“减少”输出继电器同时通电C．防止“增加”和“减少”继电器连续通电D．防止三通调节阀卡在极限位置4. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，热保护继电器的作用是A．防止三通调节阀卡在极限位置B．防止“增加"和“减少”输出继电器同时通电C．防止电机M过载烧坏D．防止冷却水温度超过上限值5. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，其调节器可实现A．双位控制作用B．比例控制作用C．P I控制作用D．PD控制作用6. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，所采用的测温部件及特性是A．金属电阻,随温度升高电阻增大B．金属电阻，随温度升高电阻减小C．热敏电阻,随温度升高电阻增大D．热敏电阻，随温度升高电阻减小7. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中,比例微分控制电路的输入量是，其输出信号送至A．给定值，执行电机M B．偏差值,脉冲宽度调制器C．测量值,“增加”、“减少"输出继电器D．偏差值,执行电机M8. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，当柴油机负荷降低时，其冷却水出口温度会A．保持给定值不变B．绕给定值振荡C．增高D．降低9. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，当T802分压点A碰地时，MRB板上的T1集电极电流及实际水温的变化是A．增大，降低B．减小，降低C．增大，增大D．减小,增大10. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，若热敏电阻T802开路，则温度表指示值及三通调节阀的旁通阀状态为A．100℃以上，全关B．100℃以上，全开C．0℃以下，全关D．0℃以下，全开11. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，若热敏电阻分压点A对地短路，则温度表的指示值，三通调节阀的旁通阀状态为A．100℃以上，全关B．100℃以上，全开C．0℃以下，全关D．0℃以下，全开12. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，随着冷却水实际温度的变化,导致测温元件_______的变化A．交流电流B．直流电流C．电容D．电阻13. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，改变冷却水温度的给定值是通过_______改变来实现A．设定的电压值B．设定的电容值C．设定的电阻值D．设定的电流值14. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，冷却水温度的偏差值是通过_______得到的A．电压比较器B．反相输入比例运算器C．差动输入比例运算器D．同相输入比例运算器15. 在对MR－Ⅱ型控制系统MRV板进行测试时，给它加一个阶跃的输入信号，其输出的变化规律为A．成比例输出B．先有很大阶跃输出，后其输出逐渐消失在比例输出上C．先有一个比例输出，其后输出逐渐增大D．比例惯性输出16. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，稳态时静态偏差太大，其原因是A．脉冲宽度太窄B．不灵敏区太大C．微分时间太短D．比例带太小17. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，若水温低于给定值，偏差较大,且偏差变化很快，则A．增加输出继电器连续通电B．增加输出继电器断续通电C．减少输出继电器连续通电D．减少输出继电器断续通电18. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，MRK板上的开关SW1是A．手动-自动转换开关B．手操开关C．电源主开关D．内外给定转换开关19. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，若把MRD板上用于电容充放的电位器电阻1值调小,则系统A．脉冲宽度变窄，电机转动时间短，控制作用弱，稳定性↓B．脉冲宽度变窄,电机停止时间短，控制作用强，稳定性↓C．脉冲宽度变宽，电机转动时间长,控制作用强，稳定性↓D．脉冲宽度变宽,电机停止时间长，控制作用弱，稳定性↑20. 在MR－型电动冷却水温度控制系统中，自动控制投入工作后，水温出现很大偏差时，电机M不转动（指示灯不亮），这时你首先要做的工作是A．更换保险丝F1和F2B．更换“增加”和“减少”输出继电器C．检测MRD板功能是否正常D．立即改为手动21. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，若冷却水温度低于给定值，而执行电机不可控地朝开大通冷却器的管口方向转动，其原因可能是A．T802热敏电阻分压点A碰地B．MRD板上TU1反相端断路C．MRD板上TU2反相端断路D．增加输出继电线圈断路22. 在MR－Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中，出现指示温度极低、三通阀中旁通阀全开的现象,其可能的原因是A．MRD板上的TU1反相输入端断路B．T802热敏电阻对地断路C．MRD板上的充放电电阻断路D．MRB板输出端U15对地短路23. 在燃油粘度控制系统中一般均采用A．正作用式调节器，配合气开式调节阀B．正作用式调节器，配合气关式调节阀C．反作用式调节器，配合气开式调节阀D．反作用式调节器，配合气关式调节阀24. 在燃油粘度控制系统中，错误地把正、反作用切换装置转换成正作用式，则控制系统将成为，蒸汽调节阀开度为A．负反馈系统，绕原开度振荡B．正反馈系统,绕原开度振荡C．负反馈系统，全开或全关D．正反馈系统，全开或全关25. 在气动燃油粘度控制系统中，测粘计输出_______信号，反应粘度的大小A．电压信号B．压差信号C．电流信号D．电阻变化信号26. 在燃油粘度控制系统中，其控制对象和执行机构分别为A．燃油加热器，蒸汽调节阀B．柴油机主机，燃油泵C．燃油加热器，燃油泵D．柴油机主机，蒸汽调节阀27. 在燃油粘度控制系统中，以燃油粘度为被控量，而不用温度为被控量的原因是A．蒸汽调节阀需要粘度信号控制B．温度相同,不同品种燃油粘度不同C．温度传感器精度太低D．温度传感器结构太复杂28. 在VAF型燃油粘度控制系统中，测粘计输出信号为A．0.02~0.1MPa气压信号与燃油温度成比例B．0.02～0。

第四章自动控制系统1。

1执行机构在反馈控制系统中的作用执行机构的输入量是调节机构的输出控制信号,执行机构的输出量是阀的开度。

调节机构的控制信号经执行机构直接改变调节阀的开度，从而可以改变流入被控对象的物质或能量流量，使之符合控制对象的负荷要求，被控量会逐渐回到给定值或给定值附近，系统将达到一个新的平衡.2。

简述气缸冷却水温度控制系统的类型、功能以及特点?（1）直接作用式是指冷却水温度控制系统不用外加能源，而是将装在冷却水管路中的温包或感温盒内充足低沸点液体，利用其压力随温度成比例变化的特性直接推动三通调节阀来改变经冷却器水的流量和旁通水流量,以控制冷却水温度在给定值附近.直接作用式调节器结构简单，但是只能实现比例控制,存在静差，所以其精度低，误差大，主要用于小型主机和副机。

在对冷却水温度精度要求较高的情况下，如对于中大型主机，使用直接作用式调节器是不适宜的，一般采用间接作用式（如电动和气动）控制系统。

（2）间接作用式是指冷却水温度控制系统需要在外加能源的作用下进行调节，目前常用的气动和电动控制系统属于间接作用式。

该作用方式根据需要可实现比例微分、比例积分等作用规律,调节精度高，误差小.目前主要有MR—Ⅱ型电动冷却水温度控制系统和单片机式的中央冷却水控制系统。

（3）微机控制的柴油机冷却水温度控制系统也已经广泛应用于主机上，可以实现强大的智能化控制功能,并在此基础上逐步引入变频调速、模糊控制等先进技术。

3.简述气缸冷却的方法？答:柴油机冷却水温度控制的方法是把气缸冷却水分成两部分:一部分通过淡水冷却，经海水冷却使温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，即通过旁通的方法直接与通过冷却的淡水混合，然后进入柴油机气缸的冷却空间。

若冷却水温度偏高，通过三通阀减少旁通的淡水量，增多通过冷却器的淡水量。

4．在MR—Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中,都采取了哪些保护措施，各起什么作用？答：P92（1）在电机M通电回路中加装一个限位开关，当电机带动平板阀转到接近极限位置时，限位开关断开，切断电机电源，防止平板阀卡在极限位置,以免电机反向起动电流太大，且起动动作迟缓；（2）装有电机热保护继电器,防止电机因短路、过载使电流过大而被烧坏;（3）在“减少输出继电器"和“增加输出继电器”的通电回路中各串联一个对方的常闭触头，互相连锁，防止两个继电器同时通电。

轮机自动化Marine Engineering Automatio n 发展历程及现状能源与动力工程学院喻方平Yu_fph@轮机自动化的基本概念轮机自动化系统是集机舱动力系统及辅助系统的自动控制、监测、报警等于一体的监控系统。

主要包括以下内容和技术：船舶主机自动遥控，各种参数和工况的自动监测、报警；各种辅机的自动控制、集中控制、自动调节；电站自动化；火警探测及自动灭火；系统的故障诊断；等。

主机遥控系统主机遥控系统保证主机可在驾驶室用车钟手柄直接操纵，或者在机舱集中控制站操纵。

通过逻辑回路控制主机的起动、换向和停车等操作；通常采用电子组件执行转速的PID控制任务。

系统还设有故障停车、故障减速、应急操纵、三次连续起动、自动避开临界转速和冷车起动时按时间程序增加热负荷等一系列功能。

电动控制系统，中心单元利用COMS系列数字集成线路和PID控制技术，采用光电开关、光电耦合器、数模转换模块等元器件实现驾驶室发令、电控主板（程序板）驱动随动执行器带动主机调速器进行程序调速以及程序换向电站自动化系统电站自动化系统主要功能是自动控制电站系统正常运行，保护连续安全供电。

要求能够自动处理系统的不正常现象以及故障处理。

基本功能：自动并车、调频调载、负荷分配、有按负荷的变化，使发电机自动投入或解列等。

原动机故障处理：例如冷却水温度高、滑油进口压力低等，则起动备用机组，然后换车；例如滑油失压、原动机超速等，立即自动停车，同时起动备用机组。

发电机故障：短路故障跳闸，启动备用机组外；其他故障，例如发电机过载、电压、频率不正常等，先起动备用机组，然后换车。

无人值班机舱机舱自动化的典型成就应该属无人值班机舱。

50年代，各航运发达国家为了解决船员短缺，试图减少船员，降低运输成本，提出了“船舶自动化”概念。

当时主要是将船舶机舱各种机械设备的集合，作为控制对象，研究开发机舱自动化系统。

1961年日本首先推出机舱集中控制系统，使万吨级远洋货船船员定额由50余人减少到30余人。

轮机自动化1. 简介轮机自动化是指通过自动化控制系统对船舶或者其他海洋工程设备的轮机设备进行自动操作和监控。

它包括了船舶的动力系统、操纵系统以及其他相关设备的自动化控制。

轮机自动化的应用可以提高船舶的安全性、效率和可靠性，减少人为操作的繁杂程度，提高船员工作的舒适性。

2. 轮机自动化系统的组成轮机自动化系统主要由以下几个部分组成：2.1 控制系统轮机自动化的核心是控制系统，它负责对船舶的各种设备进行自动化控制和监控。

控制系统通常由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括传感器、执行器和相关的电气设备；软件部分包括控制算法、界面程序等。

2.2 通信系统通信系统是轮机自动化中重要的一部分。

它负责船舶内部各个设备之间的通信，以及船舶与岸上控制中心之间的通信。

常用的通信方式包括有线通信和无线通信两种。

2.3 监控系统监控系统用于对船舶的各种设备进行实时监测和数据采集。

它可以显示设备的工作状态、报警信息等，并将这些信息传输给控制系统。

监控系统通常由一台或多台监控台组成，每个监控台上都有相应设备的显示屏和控制面板。

2.4 电气系统电气系统是轮机自动化中重要的一部分。

它负责为各种设备提供电力，并对电力进行分配和管理。

电气系统通常由发电机、开关设备、配电盘等组成。

3. 轮机自动化的应用轮机自动化广泛应用于各种船舶和海洋工程设备。

它可以用于船舶的动力系统、航行操纵系统、货物装卸系统等方面。

3.1 动力系统在船舶的动力系统中，轮机自动化可以实现对主机、辅机以及相关设备的自动化控制。

通过控制系统，可以实现对船舶的动力分配、转速控制、负荷分配等功能。

同时，轮机自动化还可以监测主机和辅机的工作状态，及时发现并解决可能的故障。

3.2 操纵系统轮机自动化可以实现对船舶的操纵系统的自动化控制。

通过控制系统，可以实现对舵机的自动控制、航向稳定控制等功能。

同时，轮机自动化还可以实时监测船舶的姿态信息，保证船舶的航向稳定和安全操纵。

3.3 货物装卸系统在货物装卸系统中，轮机自动化可以实现对各种装卸设备的自动化控制。

１轮机自动化复习题1.画出反馈控制系统传递方框图，并简要说明测量值大于给定值时的调节过程。

图中r 表示给定值， Z 表示反馈值， e 为偏差，测量值大于给定值，即：r<z(e<0)为负偏差，此偏差驱动调节器输出一个可以减小偏差的控制量给执行机构，执行机构根据调节器改变控制对象，从而清除由于外部扰动引起的偏差保持整个系统特质平衡。

2. 画出反馈控制系统传递方框图，并简要说明测量值小于给定值时的调节过程。

图中r 表示给定值， Z 表示反馈值， e 为偏差，测量值小于给定值，即：r>z(e>0)为正偏差，此偏差驱动调节器输出一个可以减小偏差的控制量给执行机构，执行机构根据调节器改变控制对象，从而清除由于外部扰动引起的偏差保持整个系统特质平衡。

3.根据反馈控制系统传递方框图说明：环节输入、输出之间的关系，控制对象环节的两个输入的含义。

环节输出量的变化反取决于输入量的变化及该环节的特性，输出量的变化不会影响输入量。

控制对象环节的输入量有两科，一种是由执行机构动作所引起的进出系统物质或者能量的变化，这类输入通常被称为基本扰动；另一种是由于外界不可测理，无法控制的因素所引起的被控对象输出变的因素，被称为外部扰动，基本扰动和外部扰动共同作用被控对象使系统被控量偏差给定值。

4.评定反馈控制系统的品质指标有哪些？分析衰减率对系统稳定性的影响。

①指标包括最大动态偏差e max ，衰减率φ、过渡过程时间t S 、振荡次数N 及静态偏差ε等（给定值控制系统）②t S 、N 、ε、σp 、t r 、t p （随动控制系统））。

A BAj -=φ是衡量系统稳定性指标，要求φ＝0.75～0.9。

当φ＝0.75时，A 是B 的4倍，衰减比为4∶1。

φ小于0.75则系统动态过程的振荡倾向增加，降低了系统稳定性，过渡过程时间也因振荡而加长。

当φ＝0时，动态过程是等幅振荡，系统变成不稳定系统。

φ过大过渡过程时间t s 随之变大，当φ＝1时，其动态过程没有振荡，成为非周期过程。

轮机自动化的发展现状及特征摘要：作者在实习期间看到无论是国内船厂还是停泊的舰船其轮机自动化程度普遍不高。

而计算机技术的不断革新使轮机自动化进入了前所未有的快速发展阶段，作者认为有必要对现代船舶轮机自动化的最新技术特征进行介绍，并提出在发展本国轮机自动化的过程中要借鉴国际先进水平，充分利用国内企业和院校资源。

轮机自动化的历史：船舶自动化起源于20世纪50年代，经过60年的发展已经由单个设备的自动控制进入到信息化、智能化的阶段。

目前船舶自动化正朝着微型化、智能化和网络化的方向发展。

在现代船舶发展过程中，轮机自动化扮演着非常重要的角色，并不断推动着船舶自动化朝着信息化和智能化的方向发展。

传统观点认为，轮机自动化是用各种自动化仪表及控制元件和逻辑元件包括计算机在内所组成的各种自动控制系统和监视系统，主要内容包括反馈控制系统、辅助设备的自动控制、主机遥控系统和监视与报警系统。

为了便于维修和管理，轮机自动化将逐步发展到维修自动化、管理自动化，最终形成智能化的轮机自动化系统。

轮机自动化的最新发展：Kongsberg公司的K—Chief500船舶自动控制系统具有良好的人机界面、故障自我诊断能力，具有较高的可靠性，是国际上比较先进的船舶自动控制系统。

该系统包括监视与报警系统、辅助设备控制系统、电力控制系统，推进装置控制系统(Autochiep C20)、压载控制系统、货物监控系统、空调系统、消防系统、信息管理系统等。

上海水域环境发展有限公司、上海海海事大学、中国船舶重工集团公司第704研究所共同研发建造了“世纪之光”号嵌入式控制电力推进清扫船。

该船的推进与操纵控制系统、电能管理系统和远程|监测系统均采用嵌入式控制技术。

山东半岛地区建造的4000DWt多用途船以自动化测堵和控制设备来代替轮机人员的操纵和管理，提高了效率和效能。

我国在轮机自动化技术研发和造船方面取得了不少成果。

轮机自动化的主要功能：设备自动化:设备控制的自动化是轮机自动化的基本内容，通过对现有的轮机设备进行控制和监测。

轮机自动化的发展现状及特征分析摘要：经济发展与科学技术的进步，改善人们生活和工作方式同时，人们思想也出现巨大改变，越来越关注轮机自动化发展，这项工作的顺利运行，不但增加了轮机自动化水平，而且还为各项工作的顺利开展提供了便利。

基于此，本文主要对轮机自动化的发展现状进行阐述，分析轮机自动化的主要特征，希望对相关人员提供参考和指导，进一步促进轮机自动化发展，为我国经济社会发展创造更多的效益。

关键词：轮机；自动化；发展；现状；特征；分析前言：现代社会发展视域下，船舶在自动化发展过程中，已经由单个设备控制转变为“微型化”和“智能化”发展，得到全世界人民的广泛认可和应用。

从开始的机舱设备自动化到“动力”、“装卸”以及“航行”自动化，发展逐渐朝着成熟的趋势进行。

船舶自动化与计算机发展相适应，从“船上”慢慢扩展到“陆地”，为机舱自动化管理指明了方向。

轮机自动化作为船舶发展的重要影响因素，对船舶自动化有着一定推动作用。

因此，当前我们要重视轮机自动化发展现状及特征分析，将其作为重点工作去研究。

1.轮机自动化的发展现状在国际方面，船舶自动化控制系统，发展较为先进的是“”，这一船舶自动控制系统具有自身的优势与特点，不管是人机界面，还是自我诊断，能力都比较强，有着较高的可靠性。

在控制系统当中，主要包括“警报和监视”、“推进装置”、“空调和电力控制”以及“信息管理”等组成部分[1]。

这一系统主要集成是“双冗余局域网”，在采集传播信息过程中，依靠远程控制单元进行实时控制，接收各类模拟传感器以及数字信息，重点使用的是“分布式处理单元”，这一单元可以实现整个设备的控制，其最大的功能就是分散系统运转时产生的风险，防止系统出现某些故障，进而影响其他设备，在这过程中，只需通过“嵌入式系统测试”，就可以检测相应的故障问题，进而产生报警信号。

在国内方面，部分人员研究出了“嵌入式控制电缆推进清扫船”，将其命名为“世纪之光”，在对这一船舶进行设计过程中，全部系统都采用了“嵌入式”控制技术，能够将系统中的各项功能完整地体现出来。

一自动控制基础知识一、选择题1 不可作为气动或电动控制系统标准信号的有 ___B___。

A． 0.02~0． 1MPa B． 0.02~0． 1Pa C. 0~10mA D． 4~20mA 2 一个环节的输出量变化取决于 ____A____。

A．输入量的变化 B．反馈量 C．环节特性 D． A+C3 在定值控制系统中为确保其精度，常采用 ____C____。

A．开环控制系统 B．闭环正反馈控制系统C．闭环负反馈控制系统 D．手动控制系统4 反馈控制系统中，若测量单元发生故障而无信号输出，这时被控量将 ____D___。

A．保持不变 B．达到最大值 C．达到最小值 D.不能自动控制5 对于自动控制系统，最不利的扰动形式是 ____A____。

A．阶跃输入 B．速度输入 C．加速度输入 D．脉冲输入6 在反馈控制系统中，调节单元根据 ____B____ 的大小和方向，输出一个控制信号。

A．给定位 B．偏差 C．测量值 D．扰动量7 按偏差控制运行参数的控制系统是 ____B____系统。

A．正反馈 B．负反馈 C．逻辑控制 D．随动控制8 一个控制系统比较理想的动态过程应该是 ____A____。

A．衰减振荡 B．等幅振荡 C．发散振荡 D．非周期过程9 在反馈控制系统中，为了达到消除静态偏差的目的，必须选用 ____B____。

A．正反馈 B. 负反馈C．在偏差大时用正反馈 D．在偏差值小时用负反馈10 在反馈控制系统中，执行机构的输入是 ____B____。

A．被控参数的实际信号 B. 调节器的输出信号C．被控参数的偏差信号 D．被控参数的给定信号11 反馈控制系统中，为使控制对象正常运行而要加以控制的工况参数是 ____B____。

A.给定值B.被控量C.扰动量D. 反馈量12 气动控制系统中，仪表之间的统一标准气压信号是 ____A____A．0.02~0.1MPa B．0.2~1．0MPa C．0．02~0．14MPa D．0.2~1．4MPa 13 在柴油机冷却水温度控制系统中，其控制对象是 ____C____。

轮机自动化简介轮机自动化是指船舶轮机系统中采用自动化技术来实现对船舶动力装置的自动控制和监测。

随着科技的不断进步，船舶轮机自动化系统在航海领域中的应用也越来越广泛。

轮机自动化系统通过集成多种传感器、控制器和执行器，可以提高船舶的效率、安全性和可靠性，同时降低船舶运行的成本和人工操作的难度。

轮机自动化的优势轮机自动化系统在船舶运营中具有许多优势：1.自动控制：轮机自动化系统可以自动调节船舶动力装置的工作状态，根据船舶实际需求进行智能化的控制。

它可以自动监测和调整船舶的速度、转速、温度、压力等参数，有效提高了航行过程中的船舶性能。

2.安全性增强：轮机自动化系统能够实时监测船舶各个部件的工作状态，及时发现并预防潜在的故障和异常情况。

它具备自动诊断和报警功能，能够在船舶遇到紧急情况时及时采取措施，保证船舶和人员的安全。

3.可靠性提高：轮机自动化系统采用模块化设计，各个功能模块之间相互独立，故障发生时可以进行单模块的修复或更换，不会影响整个系统的运行。

这样可以提高系统的可靠性和稳定性，减少因故障引起的船舶停航时间。

4.节能环保：轮机自动化系统可以实现对船舶动力装置的精细控制，最大程度地减少能源的浪费和环境污染。

它可以根据船舶负载的变化和船舶航行状态的调整来自动调节动力装置的工作方式，提高燃油的利用率，降低船舶排放的废气和废水。

轮机自动化的组成轮机自动化系统通常由以下几个方面组成：1.监测与测量设备：包括各种传感器、仪表和监测设备，用于实时监测船舶的各个参数，如转速、压力、温度、油位等。

2.控制设备：包括控制器、继电器和执行器等，用于控制船舶的动力装置，根据监测到的参数进行自动调节和控制。

3.通信与数据处理设备：包括数据传输设备、信号转换器和数据处理器等，用于与船舶其他系统进行数据交互和信息传递，完成数据的采集、处理和存储。

4.人机界面设备：包括显示器、操作面板和报警设备等，用于显示和操作轮机自动化系统的各种功能，提供人机交互界面。