[科普中国]-PPU

PPU(Paralleling and Protection Unit)并车与保护单元。

PPU就是Physics Processing Unit的简称，中文意思为物理运算处理器。

Free Pascal中将.pas/.pp的Pascal单元文件编译后产生的二进制文件，一般由FPC编译器来读取。{TurboPascal产生的是.tpu文件}

发电机管理模块基于微处理技术的发电机管理模块PPU是专门开发来控制船舶电力网络的电力分配。他同样利用各发电机的PPU模块的网络联接进行通讯，进行自动电力分配。它以多种方式来监视保护，控制和调节发电机及电网，也可对柴油发电机和轴带发电机进行控制。

物理运算处理器

PhysX物理加速卡的核心被称为PPU，即物理处理器（Physics processing Unit）。

PPU是进行模拟物理计算的处理器，CPU是为了达到更快的运算速度，GPU是为了达到更好的图像效果，那么PPU就是用于沟通虚拟电子世界和普遍存在的物理真实，使画面更加真实，贴近现实。在GDC2005首次提出PPU这个概念。未来的图形处理将按照CPU“综合协调”，GPU“渲染、显示”，PPU“处理物理交互”三者共同完成。在3D游戏中，大多数的背景和物体都只是一些死死的贴图效果，毫无真实感可言。而在发布的FPS游戏大作Half Life 2（半条命2）中，游戏开发商就给了玩家们一个非常真实的物理世界。你可以在游戏中捡起一个废纸盒，然后把它抛向远处，然后可以看见它撞击到墙壁以后反弹到上地面上，溅起一阵灰尘。接近于真实物理效果使得游戏不再是由一个个的贴图组成，任何物体都是可移动的，它们都遵守着游戏中的物理参数，组成了一个“真实”的游戏世界。

PPU(Peripheral processing unit )外围处理机，多处理机系统中专门执行输入、输出和其他操作的处理机。具有与主机并行处理数据的能力。能向系统主机输出数据，并从系统主机输入数据，进行处理和控制，从而提高整个多处理机系统的运算能力和灵活性。

PLC和PPU船舶电站自动控制系统设计船舶电站自动控制系统是船舶自动化机舱不可缺少的一个重要组成部分，为实现无人操纵，过程自动控制及远程监控。通过功能强大的PLC与PPU技术实现船舶电站的自动起动及停车、并车、负载自动分配、自动卸载等自动控制，不仅改善了控制系统的性能，而且实现输入输出共享，从而提高电力系统的可靠性，实现分布式控制。1

PPU 的控制功能理论上，几乎所有的控制功能都可以设计在PLC中执行，但是为了提高系统的运行速度和可靠性，对某些要求高的控制任务往往采用专用模块来实现。这些专用模块在 PLC的CPU工作的同时，作为下一级的模块，能并行地处理自己承担的控制任务，同时与PLC的CPU模块交换控制信息。

PPU发电机保护/并车单元，在系统中它可以单独工作或与PLC一起工作。负责电网三相电压和发电机三相电压、电流等信号的采集处理；具有发电机保护（过电流分级卸载，逆功率或短路保护）和自动并车功能；并能通过Profibus现场总线将采集和处理过的电压、电流、功率、差频脉动电压等数字信息输入到PLC，且能接受PLC通过Profibus总线发出的指令。1

PLC及PPU的通讯设计对于船舶电站系统而言，现场总线的应用具有其特殊性：船舶的空间相对较小，控制对象规模相对较小，设备布局比较紧凑，信号干扰严重等。考虑到以上因素，船舶电站监控系统应采用实时性好、抗干扰能力强、开发及使用难度较小的现场总线系统。通过与其它类型的现场总线技术作比较，本电站选用通信速度快、实时性好、组态配置灵活、可靠性较高的Profibus现场总线。而且Profibus现场总线符合一种国际开放的现场总线标准，即 50170欧洲标准，并且经实际验证具有普遍性，因此Profibus现场总线是最好的选择。1

PPU的小型船舶电站经济型控制方案对两机组小型船舶电站现行控制方案进行优化。在由PLC与两台同步保护装置(PPU) 组成网络控制的现行方案基础上，精简掉PLC，充分利用PPU的逻辑控制功能，通过两台PPU作为控制核心实现两机组电站的自动运行。实践证明，其控制设备及控制技术精简的同时性能依然。2

PPU控制技术经济型控制方案已不再属于网络控制，两台PPU是整个电站控制的核心。PPU除了具备上述强大的检测功能外，还具备启动、解列发电机组的逻辑控制功能。现以1号发电机(DG1)的PPU控制为例，论述PPU控制技术。

在经济型控制方案中，由PPU控制发电机的自动启动。船舶电站单机运行，负荷超过其额定功率的80%且持续30s后，或者当电网处于失电状态;PPU则通过61、62号端口向发电机控制电路发启动信号启动备用机组。在网络控制方案中，发电机的启停由PLC控制，PPU的此功能闲置。

发电机建压后只要无异常情况和解列指令，PPU则会通过其25号端口接收到“同步启动”指令。PPU接收到“同步启动”指令后，其内部的同步合闸控制程序将被激活，便开始控制待并机组的同步入网; PPU将自动捕捉待并机组电压矢量和电网电压矢量的同步时刻，并考虑主开关的合闸延时时间进行准同步合闸控制，合闸信号由18号端口送至主开关的合闸控制电路。待并机组的同步合闸控制是PPU最强大的功能之一。即便是现行的网络控制方案，其合闸控制仍沿用此功能。

无论是网络控制还是PPU控制，控制功能最终都需通过控制电路实现。主配电板中需植入若干由继电器、接触器等组成的控制电路，如PPU控制电路、发电机控制电路、主开关控制电路和监测报警电路等。2

主开关合分闸在发电机主开关控制电路中，分闸控制由失压脱扣线圈和分励脱口线圈两个继电器控制; 失压脱扣线圈失电或分励脱口线圈得电都将会使其所控制的主开关分闸。失压脱扣线圈控制电路中串联了岸电连锁常闭触点和逆功过载常闭触点。岸电供电时岸电连锁常闭触点断开，失压脱扣线圈失电; 逆功过载常闭触点由PPU控制，当逆功率持续5秒超过发动机额定功率的10%或发动机输出电流持续20秒超过其额定值的130%时，失压脱扣线圈失电;失压脱扣线圈失电则主开关分闸。在分励脱口线圈控制电路中，分闸按钮、自动分闸常开触点、急停按钮都可以控制其得电。分闸按钮实现手动分闸; 自动分闸常开触点由PPU控制，PPU接收到解列信号后自动进行负载转移，待解列机组所分担负载低于其额定功率的5%时，PPU控制该常开触点闭合而控制分闸; 应急情况下的紧急停车也可使分励脱口线圈得电而控制主开关分闸。2

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所