船舶柴油發動機本身的控制是用單片機還是 PLC 做？

12-28

要入職做船舶發動機的研發了，但是之前完全沒有接觸過，所以想請教一下。我本人是自動控制專業的，學過電拖電力電子和運控，PLC和單片機也都做過一些簡單的項目。

一旦入職後，我們會發現單片機在配電測控方面毫無用武之地，反倒是PLC掌控天下。
知道為什麼？因為從單片機電路設計開始，再到構建測控裝置，再到功能測試和EMC測試，最後到能夠應用在工程項目中，其中的過程時間很長，根本就無法落實到實際的工程應用中。
對於船用發電機，裡面涉及到的問題很多，包括同期倒閘操作、邏輯和模擬量測控、數據交換等等。在這裡，單片最多只能擔當感測器的任務。
因此，應用PLC是首選。
另外，為了防止PLC自身故障，選用PLC的CPU模塊時要配套硬冗餘，也即用兩個CPU同時運行，一主一備。一旦主機發生故障，從機立即無縫切入。PLC可採用S7-300或者S7-400。
PLC的冗餘有兩種，一種是硬體冗餘，一種是邏輯冗餘。下圖是邏輯冗餘：

邏輯冗餘是通過邏輯互判實現的，它需要握手線，投入速度也比較慢。PLC可採用普通的產品，價格較低。
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對於剛剛離開校園的學生來說，普遍認為單片機就能實現各種控制了。但校園與實際工程有本質的區別：前者只需要有功能實現即可，後者不但要有功能實現，還要有可靠性和強壯性，以及抗干擾能力。所以一個單片機電路，從電路設計完成，到最後成為產品，其中的路長得很，需要投入大量的財力、人力、時間和精力。
所以，最快最好的辦法就是用PLC來構建系統。至少，可靠性、可用性和可維護性已經沒有問題了。
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看了若干評論，突然發現知友們對開關設備和船用開關設備十分陌生。我來給大家簡單地科普一下：
第一：船用控制櫃的特點
船用控制櫃的控制對象是船上的發電機，以及船上的各種電動機設備。這些各類電機的數量達到數百台套，甚至上千台套。而且均需要配套電力監控。
由於船上的空間有限，電器的工作環境高溫、高濕、高鹽度和高振動（搖晃度）。所以船用電器的安裝密度很大，產品溫升也高，電磁環境十分惡劣。
為此，船用電器必須得到挪威國際船級社的認證，否則不允許被應用到船舶上。
所以，船用電器必須符合兩套標準，第一套是IEC國際電工委員會標準，第二套是挪威國際船級社標準。

第二：船用控制櫃的成本
以ABB的訂單為例：
一般鑽井平台或者船用配電設備，平均每台控制櫃的最低成本接近RMB200,,000，訂貨量最少也有十幾台，我們假設就是12台，那麼合同總價是250萬人民幣。
一台ABB產的普通型PLC，其基本模塊是RMB1500，加上外圍設備，合計為RMB5000，僅佔總售價的0.36%。如果算上全部電動機測控和電力監控，其成本也僅佔總成本的2%，
我們看到，這只是零頭而已。
這只是按一般的饋電系統來計算的。由於船用控制櫃和鑽井平台控制櫃的控制對象大多是電機，我們叫做MCC控制櫃，裡面有大量的智能裝置，例如馬達保護器和就地測控裝置（也是用PLC和人機界面構建的），因此平均算來，一台MCC控制櫃的成本都在25萬左右，於是這12台控制櫃的總成本為300萬人民幣。
可以看出，增加一套價值5000人民幣的PLC，僅佔總成本的0.17%，幾乎可以忽略不計。
ABB的最小訂單量是200萬元，否則就是虧本。
第三：工程的時間緊迫
一般來說，工程從設計到交貨的時間大約是5個月。這段時間裡，工程人員要設計全部結構、配電線路主迴路和控制電路，要確定元器件的規格和數量，要採購這些元器件，還要得到用戶的批准，以及後續的生產、發貨、安裝調試，直到交鑰匙。
下圖是船用開關和控制櫃的現場拍攝圖片：

我們看到這裡有正在出廠調試的面對面兩組配電設備，總數量大約是14台套。
這些設備用於海上石油鑽井平台，安裝後兩排櫃體的正面間距僅僅才3米。
某工程安裝完畢後是這樣的：

ABB的低壓成套開關設備每年訂單量很大，工程師們十分繁忙，大家都同時要設計幾個工程，根本就沒有人力和時間去開發什麼單片機應用。
看到這裡，我相信，在如此複雜的控制設備中到底採用單片機還是PLC，其結論知友們應當已經明白了：
工程的緊迫性和工作環境的嚴酷性根本就不可能用單片機來開發什麼控制設備，更何況各種標準的限制。即使使用PLC，還必須要有船級社的認證才行，也不是上街隨便買一個就能用。
最後，和學生知友們說說：
1）從校園到職場，真的還有很長的路要走。從這個帖子的評論區就能看出來，我們的學生知友對實際工程十分陌生，對工程現場的電磁環境也十分無知。大有把工程現場的設計當成課程設計的感覺。
2）這些工程設計都是設計工程師的工作，而非研發人員的工作，所以研發人員的工作經驗遠遜於設計工程師。認識到這一點，有助於剛畢業的學生選擇自己的就業崗位。
第四：關於准同期裝置
同期是調整發電機參數實現的，因此同期的檢測很重要。事實上兩個電源的同期是一個瞬時值，符合同期要求的特定時刻轉瞬即逝。
兩個電源如果不在同期時刻並列，則會出現電源環流，引起電源溫升劇增，會破壞電源和發電機的使用壽命。
因此，規範中對同期有比較詳細的規定。
由於同期時刻的瞬時性，實用中採用准同期技術。利用控制多台斷路器的合分來控制和實施電源的准同期操作。
目前已經有專門用於發電機的准同期微機測控裝置，這些裝置的內部就是單片機。當然，這些單片機構建的繼保裝置經過了嚴格的產品性能測試和使用考驗，是很成熟的產品。
與這些准同期微機測控裝置相比，用PLC配套各種專門感測器來做准同期，要靈活很多，也方便很多。既可以實現市電與發電機的同期，也可以實現發電機組之間的同期。
總之，同期測控管理中能看出電力測控技術的長足進步。

問了下做電控的同事，他說是基於FPGA的。

提示題主，我們公司作為國內船柴沒有爭議的NO1，可以達到言出法隨的境界。信電氣內行還是信船柴內行可自行選擇。

別人問的船柴本身的控制，一堆回答船舶的海工的，呵呵，題主，建議改下題目以配合高票答案。

隨便說兩句吧。我是做船舶電氣詳細設計的。
首先，我做了幾年船舶電氣設計，其實我也不知道到底是什麼控制的囧，但是經過綜合樓上的一些回答，我認為本題的正解是 @ice king 的答案，FPGA。
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其次，以下都是沒用的，寫給張工 @Patrick Zhang 和各位關注本題的朋友們。
船上有什麼「機」？一般我國生產最多的散貨船上，絕大多數主要是主機和輔機兩大部分。
我認為題主問的「柴油發動機」說的是主機。
主機是給船舶提供推進動力的，會通過軸承連到螺旋槳，螺旋槳驅動船舶。
輔機一般都是指發電機，提供船舶上的電力的。
再次聲明，僅說絕大多數散貨船。為什麼僅說散貨船呢？因為有些船是電推的，電力推進，參考電動車，差不多意思，當然，還是有區別的，不詳細展開了。由於沒做過電推的船，我也不說電推船上主機究竟是哪個了，怕自己說不清楚。海工項目上，不同於一般船舶，比如CJ46或者JU2000E這種鑽井平台，是沒有推進系統的。自升式鑽井平台在海上是靠別的船拖著走的，所以我也不知道他們怎麼稱呼發電機，也不知道到底有沒有發動機。
哪個主，哪個輔，是通過功能來判斷的，針對船來說，一般認為提供推進動力的柴油發動機是主機，而發電機只能屈居第二的「輔機」位置了。
張工答案中所說的，在船舶電氣中一般叫配電板（沒做過陸用設備，不知道陸用怎麼叫），MSB，Main switch board，或者應急電源用的應急配電板，ESB，Emergency switch board。
配電板上一般有440V屏，220V屏，同步屏，發電機屏，組合啟動屏等等。這裡我們著重講一下同步屏和發電機屏，因為張工答案里說的是這個。（註：屏就是panel，由於船舶上有時候叫法比較怪，注一下。）
同步屏(synchronizing panel，看到張工說應該叫同期屏，實際業務里我們都是叫同步屏的)就是控制發電機並車的。比如我開著一台發電機，突然起了一個大功率的設備，比如一個壓載泵，那我要打開第二台發電機，兩台一起工作來給船上所有設備供電。第二台發電機由於不是時時刻刻可以接入電網工作的，所以需要一個控制機制，究竟什麼時候並車，這個就是同步屏的功能。另外順帶提一下有些朋友在張工回答中提到的PMS系統，PMS系統主要是控制功率的（以我的淺見），PMS=POWER MANAGEMENT SYSTEM。比如我什麼時候要起第二台發電機，是達到我一台發電機負荷的百分之多少時，我第二台發電機要自動啟動了。其次PMS還有一個功能是控制發電機啟動邏輯的，比如我有三台發電機，1號壞了，是先起2呢還是先起3號呢？這都是由PMS里的程序來控制的。
收。
下面說主機。
主機眾所周知非常複雜。由於主機相當複雜，所以主機一般都有自己的控制系統，而且幾乎百分之百由主機廠家打包並且提供調試安裝，和配電系統基本上沒什麼關係的。但是，除了主機自己的控制系統之外，一般船上還會有一套主機遙控系統。主機遙控系統主要是用於在駕駛室、集控室等地方進行遙控操作的。一般主機遙控系統只是發送指令給主機的控制系統，或者是綜合一些信號的結果給出降速或者停車的信號。主機的控制系統由於一般都是一些控制箱，裡面有PCB也有模塊，加上集控台上還會安裝主機的監控計算機，所以我造了十幾條船也沒弄清楚主機的控制系統是基於什麼做的，但在專業人士的回答中得到的信息，應該還是可以認為是FPGA而不是PLC的。
關於柴油發動機和控制系統的話題暫且就說這麼多吧，畢竟我還是菜鳥，哈哈。

船舶不了解，先收藏吧

現代船舶柴油發動機分為好幾種控制模式。1，常見的MC主機 2，MC增加電噴控制系統的ME主機，
本人熟悉MAN BW的主機，對於瓦錫蘭的電噴主機，只是試航的時候了解過。

發動機不是一種控制系統，是幾種控制系統的集合。
1，氣動控制

氣動控制，主要就是乾淨的控制空氣通過一些閥門控制主機的運轉。當電動控制失敗的時候，可以在主機的本地應急操作台上應急操作。
上面那個圖就是主機的氣動圖。通過高壓空氣去推動主機啟動，轉向，停止等功能。
電動控制就是控制上面的電動閥，控制空氣來控制主機。
當然這個是粗糙的控制，要實現比較好的控制，還需要其他系統的結合。
2，電控制
通過上面的氣路中的電磁閥控制主機的常見的幾個運行模式。
啟動（通過空氣把主機的控制系統位置置於前進或後退的位置後，通過打開啟動空氣的大閥門，讓大量啟動空氣通過空氣分配器進入各個缸，達到控制主機方向），主軸轉動（吹車，啟動前的預轉動，和看看缸內是否有冷卻水泄露），換向等等。

輔助系統
油氣偵測系統Oil mist detector 檢測活塞缸內的油氣狀況，正常運行油氣不會太高，而且各個缸處於相差不多的狀態。

調速系統（Governor System)調速系統, 主機是大型發動機, 不能像汽車那樣, 隨便加速, 隨便減速. 要根據一些係數, 和溫度和時間, 慢慢加速. 而且要調速平衡. 通過氣動不能精確控制這些東西. 調速系統主要通過調速馬達, 和調速系統, 按照預定的程序加減速. 最後通過調速馬達控制油門桿來達到控制轉速. 主機是大型的發動機, 隨意加減速對主機會造成危害, 加速過快, 會損害活塞和氣缸.

缸套水系統, 控制缸套水保持在一定的溫度下, 主機的缸套不能隨便冷卻也不能溫度過高. 缸套和主機是緊密配合, 通過O-RING密封. 如果溫度變化太大, 會熱脹冷縮, 容易使缸套漏水, 發生意外.
而且這種大型機械, 維修的時候非常麻煩, 需要很多人配合, 工作十多個小時才能修好. 對船舶安全非常重要.

後面講講,電噴
以前是機械噴油, 通過凸輪控制噴油
凸輪呢, 在不同的速度下, 控制高壓油泵往主機噴油會有不同效果. 常見的故障有低速下某個缸不噴油。除了這個，經濟型也沒有電噴的好。
電噴，採用幾個的液壓油泵供給高壓的控制油，然後通過」高級「的電磁閥控制這樣伺服的油去推動高壓油泵，高壓油泵向氣缸內噴出燃油。電磁閥通過時間控制，可以比凸輪更加精確控制燃油的供給時間，不同的轉速下，燃油的噴射時間是不一樣的（可變噴油定時）。使用凸輪，只能在主軸固定的某個角度下噴油。而電噴，可以根據轉速，選擇噴油的時間。經濟型比機械控制的好。
這個是MAN BW的ME主機。

瓦錫蘭的電噴也是電控制噴油，只是實現的方式不一樣。這些電噴都是高科技，裡面的電磁閥，感應探頭，都是有很多技術含量的。不是隨便普通的就能用。一塊MC板（一個缸一塊PCB）價格相當於一輛車。

不邀自來回答一下，紀念即將離開的船舶行業，一般柴油機會有個機旁控制，他是可靠性和許可權最高的，當然咱不說機上操哈，船用柴油機一般有兩種，大的主機和小的發電機組，主機有點忘了，記得好像是大廠都用的自己的ECU這個就是軟硬體配套開發的，國內貌似還沒有哪家能做自主的電噴柴油機，不過有一家已經在研發了，發電機組的就比較小了，可以直接用PLC來做控制，不過還要自己做調速器，另外這個船用電站的半自動移動控制器國產的用啥做的都有，也有用PLC的也有用自己做的板子的，但為了可靠性還是多用硬體邏輯也就是FPGA來實現。好了，不知道你在哪家廠啊？

如果是針對船用發動機本身的控制，那麼肯定是單片機，主控晶元常用飛思卡爾Power PC架構的32位晶元，主機控制器中也會使用FPGA用於實現一些特定的功能。此外，船舶主機的外圍設備如，廢氣處理，餘熱利用，SCR等設備會廣泛採用PLC系統。

　　本文指出了船舶製造業電氣項目存在的主要問題，針對這些問題，IGE+XAO提供具有強大優勢的解決方案。
　　
　　一、行業現狀
　　
　　從近十年中國船舶製造業佔世界造船市場份額的變化可以看出，中國船舶製造業在全球市場上所佔的比重正在明顯上升，中國已經成為全球重要的造船中心之一。而國際製造業的產業轉移趨勢是中國船舶製造業發展面臨的最大機遇，在"十二五"期間中國造船業對韓、日的領先地位形成有力地的挑戰。但設計能力落後、配套產業發展滯後將是制約行業發展的主要瓶頸。所以企業都在做各方面的改善，提升企業的競爭力。更換專業的設計平台也是越來越多的企業考慮的一個因素，目前大部分企業還在使用AutoCAD設計項目，AutoCAD主要是針對機械設計的軟體，用它來設計電氣項目主要存在以下問題：
　　
　　設計周期長：圖紙設計、報表製作、施工圖製作、圖紙核查都是人工完成，花費時間多；
　　
　　圖紙無電氣邏輯性：圖紙是基於圖形的，具有關聯的電氣元件或其他元素間不能索引；
　　
　　繁瑣統計工作過多：設計人員需要有更多的時間和精力用於產品設計，提升產品性能，而不是把大量的時間放在報表統計上；
　　
　　改圖繁瑣：在設計過程中，如果需要對項目進行修改，花費時間多，而且很容易出現錯誤；
　　
　　數據不能交互：不能與企業其他系統進行數據交互，如：ERP系統，PLM系統、三維軟體等，從而形成信息孤島，導致資源浪費；
　　
　　無協同設計：項目需劃分給多個設計人員進行設計時，各個部分無互連性；
　　
　　圖紙管理繁瑣：圖紙量大、圖紙類型多，圖紙的版本、變更管理過程繁瑣，容易出現紕漏。
　　
　　選擇專業的電氣設計軟體可以縮短項目設計周期、降低錯誤率、保證圖紙的質量，提高企業的競爭力。
　　
　　二、IGE+XAO提供的軟體解決方案具備以下的優勢
　　
　　多樣化的功能：提供電氣設計、線束設計、液壓、流體等多樣化的設計功能；
　　
　　設計高效：SEE軟體是基於資料庫的專業電氣設計軟體，只需專註於原理圖的設計。接線圖，統計報表等都可根據原理圖自動生成，提高設計效率的同時，保證圖紙質量；
　　
　　實時關聯：各設計圖紙中相關聯的元件之間可實時更新關聯信息並可相互導航查看；
　　
　　改圖便捷：SEE軟體可以快速對項目數據進行修改，比如符號、電纜的重命名，對設備型號進行批量的修改替換，以及對各種圖紙報表的圖框、模板進行批量替換等；
　　
　　數據交互：SEE軟體可以將項目數據傳遞給其他系統，如ERP系統、PDM系統、三維軟體等；
　　
　　協同設計：提供協同設計功能，可多人同時設計同一個項目，並可查看所有參與的設計人員以及其所有操作記錄並可防止設計衝突；
　　
　　項目管理：SEE的項目採用樹狀管理結構，項目中的所有內容都存在於此樹狀結構中，一個項目就是一個文件，便於企業的項目管理。IGE+XAO公司還具有圖文檔管理平台，可以實現對SEE項目的版本管理、許可權管理、審批流程管理，任務分配和周期管理，使電氣部門內部的設計數據能夠進行有效的管理。
　　
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簡單的小控制可以採用單片機來控制，較為複雜的氣缸控制採用PLC來控制。也可以採用表格程序控制器來控制，不需要編程，操作簡單，但是不能用於模擬量的控制。

單片機也就是電控單元。
優勢在於集成化程度高，體積小，能耗小，保密性好。
缺點是，開發時間長，符合行業標準的流程複雜，測試成本高。
PLC
優勢在於模塊化程度好，健壯性，可維護性高。
後期維護門檻低。搭建快速。
缺點，體積較大，可定製化程度不高，只能在PLC廠商給定的範圍內進行邏輯組合。

是ppu啥的

是主機還是發電機組？目前本人所在的油船上，主機形式是為共軌電噴，控制系統是曼恩公司的軟體。發電機採用的是日本大發柴油機，所有操作及安保控制採用繼電器。