基于PLC的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及對(duì)策設(shè)計(jì)精

1、-. z.大學(xué)海運(yùn)學(xué)院2011屆本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)基于PLC的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)Design of Automatic Control System of Marine Ship Power Station Base on PLC誠(chéng)信承諾我謹(jǐn)在此承諾:本人所寫的畢業(yè)論文基于PLC的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)均系本人獨(dú)立完成,沒有抄襲行為,凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料,均作了注釋,若有不實(shí),后果由本人承擔(dān)。承諾人(簽名:年月日目錄1緒論 (11.1船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng) (11.1.1 船舶電站的組成及特點(diǎn) (11.1.2 船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 (11.2 PLC在船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)

2、中的應(yīng)用 (11.2.1 PLC概述 (11.2.2 PLC的工作原理 (21.2.3 PLC在船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) (21.3 本文的主要容和結(jié)構(gòu)安排 (32船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng) (42.1船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的總體構(gòu)成 (42.2船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要功能 (42.3集散式船舶電站管理系統(tǒng) (52.3.1 集散式電站 (52.3.2 信號(hào)的采集及處理 (62.3.3 檢測(cè)單元的設(shè)計(jì) (73集散式船舶電站管理系統(tǒng)的功能流程 (93.1機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)模塊及流程圖 (93.2并車運(yùn)行模塊及流程圖 (103.3調(diào)頻調(diào)載模塊及流程圖 (113.4重載詢問模塊及流程圖 (123.5自

3、動(dòng)解列和自動(dòng)停機(jī)模塊及流程圖 (134船舶電站管理系統(tǒng)的監(jiān)控單元設(shè)計(jì) (154.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能 (154.2工業(yè)PC機(jī)控制軟件和監(jiān)測(cè)軟件結(jié)構(gòu) (154.3設(shè)計(jì)監(jiān)控界面 (164.4船舶電站自動(dòng)化的發(fā)展展望 (175總結(jié) (19致 (20參考文獻(xiàn): (21附錄附錄一、文獻(xiàn)綜述附錄二、外文翻譯基于PLC的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)恒(專業(yè):輪機(jī)工程*:074120230指導(dǎo)老師:剛摘要:本文以兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的船舶電站為例,在論述自動(dòng)化電站功能和要求的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了集散控制式系統(tǒng)。下位機(jī)以PLC做為主要控制裝置,上位機(jī)用工業(yè)PC機(jī)作為管理裝置。本文將電站的控制功能模塊化,再設(shè)計(jì)出各模塊的流程,然

4、后將各模塊有機(jī)的結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)電站的綜合自動(dòng)控制。在這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制系統(tǒng)中,下位機(jī)可以完成發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)、停機(jī)控制、調(diào)頻調(diào)載及機(jī)、電故障處理等;上位機(jī)進(jìn)行機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行、解列和重在詢問等。同時(shí),上位機(jī)的人機(jī)界面可以顯示、記錄機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和主要參數(shù)。這種集散式控制系統(tǒng)充分體現(xiàn)了分散控制和集中管理的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:船舶電站;自動(dòng)控制系統(tǒng);PLC;集散式控制系統(tǒng)。Design of Automatic Control System of Marine Electric PowerPlant Base on PLCZhang Heng(Speciality:Marine Engineering Stud

5、ent ID: 074120230Supervisor:Zhang GangAbstract:This thesis take marine electric power plant which base on two generators for an e*ample and designed a distributed control system after discussed the function and requirement of automatc ship power station.The station uses PLC as main control device an

6、d industrial puter as management device.This thesis make the control function modular firstly,and then designed each module control process,bined the modules organic finally in order to realize the synthetical automatic control function. In this point-to-point control system,the PLC can acplish the

7、function which including automatic start and stop the generator,the frequency and load regulation, and treatment of machine or electric fault,etc.The upper puter realized automatic paralleling,disengaging,and asking overload,etc.Meanwhile Human-Machine Interaction can display and record the generato

8、rs state and various parameters.This distribution control system fully embodies the advantages of distributed control and central management.Key Words: Ship Power Station;Automatic Control System;Programmable Logic Controller;Distributed Control.1緒論1.1船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)船舶電力系統(tǒng)是孤立于陸地的獨(dú)立電網(wǎng),它是產(chǎn)生、輸送、分配、使用電能的裝置和用電

9、網(wǎng)絡(luò)的總稱,它由用電設(shè)備、裝配電裝置、發(fā)電裝置和電纜等組成。其舶電站是船舶所需的全部電能的來源,處于船舶電力系統(tǒng)的核心地位。1.1.1 船舶電站的組成及特點(diǎn)船舶電站由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和附屬設(shè)備(組合成發(fā)電機(jī)組及配電裝置組成。發(fā)電機(jī)組是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電設(shè)備;配電裝置是接收船舶發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的電能,并對(duì)所有電力負(fù)載進(jìn)行配電的開關(guān)和控制設(shè)備的組合裝置,也是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視、保護(hù)的控制裝置1。船舶電站的主要特點(diǎn)是容量相對(duì)較小。當(dāng)起動(dòng)*些大容量負(fù)載起動(dòng)時(shí),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,從而使發(fā)電頻率和電壓大幅波動(dòng),同時(shí)將沖擊電網(wǎng),使電網(wǎng)電壓、頻率大幅度下降,因此,要求發(fā)電機(jī)組要具有較大的承載能力和維持電

10、站穩(wěn)定運(yùn)行的能力。1.1.2 船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀船舶電站自動(dòng)化裝置經(jīng)歷了采用繼電器控制技術(shù)、晶體管分立元件控制技術(shù)、集成數(shù)字電路、模擬電路控制技術(shù)、微處理機(jī)控制技術(shù)和PLC控制技術(shù)。目前我國(guó)船舶電站自動(dòng)化裝置的研制和生產(chǎn)水平相對(duì)較低,船用電站管理系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率很低,大約有90%來自國(guó)外,而國(guó)外采用PLC控制技術(shù)研制的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng),功能完善,技術(shù)先進(jìn),但是技術(shù)壟斷嚴(yán)重2。隨著計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的發(fā)展,船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著集散型控制系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)式或分布式控制系統(tǒng)的方向發(fā)展3。船舶自動(dòng)化電站是集自動(dòng)控制、報(bào)警和監(jiān)測(cè)于一體化的監(jiān)控系統(tǒng),涉及到現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊、信息處理、數(shù)字化信息技

11、術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科和技術(shù)。這就需要研究控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等,船舶電站正以標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化等方式向船舶電站綜合自動(dòng)化這樣高級(jí)階段發(fā)展4。目前我國(guó)的船電自動(dòng)化系統(tǒng)還處于研究階段,只有在局部的環(huán)節(jié)取得成果,尚不能投入全面使用,所以研究船舶電站自動(dòng)化,早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化意義重大。1.2PLC在船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用1.2.1 PLC概述國(guó)際電工委員會(huì)(IEC頒布的可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)及其定義:可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì),它采用可編程序的儲(chǔ)存器,用來在其部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等操作的命令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出,

12、控制各鐘類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)”?？删幊炭刂破?Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱PLC,是一種工業(yè)控制器件。它是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制結(jié)合的產(chǎn)物。PLC這種專用的工業(yè)控制機(jī),它的組成與計(jì)算機(jī)基本相同,也是由硬件和軟件系統(tǒng)兩部分組成。PLC的組成方框圖如下圖所示:PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)、輸入輸出擴(kuò)展機(jī)及外部設(shè)備三部分組成。主機(jī)由中央控制單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元、輸入輸出擴(kuò)展總線接口、外部設(shè)備接口以及電源等組成,各部件通過由電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的部系統(tǒng)總線

13、進(jìn)行連接;輸入輸出擴(kuò)展機(jī)是輸入輸出單元的擴(kuò)展部件;外部設(shè)備主要是編程器、圖形顯示器等。PLC軟件由系統(tǒng)程序、和用戶程序兩大部分組成。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等。用戶程序包括各類畫面的操作顯示程序,也有人機(jī)界面的有關(guān)軟件,用戶可以根據(jù)制造商提供的軟件使用說明進(jìn)行操作站的系統(tǒng)畫面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序5。1.2.2 PLC的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理是基本相似,它通過執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是,在時(shí)間上PLC執(zhí)行的任務(wù)是串行的,與繼電器邏輯控制系統(tǒng)中控制任務(wù)的執(zhí)行有所不同,PLC整個(gè)工作過程是以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行。循環(huán)掃描方式是指在

14、執(zhí)行程序的過程中,對(duì)各個(gè)過程輸入信號(hào)進(jìn)行收集,對(duì)收集信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算,并把計(jì)算結(jié)果輸出到生產(chǎn)過程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去。這種循環(huán)掃描的方式,不斷地對(duì)輸入和輸出變量進(jìn)行收集、計(jì)算和輸出,使得變量滿足程序條件,并且相應(yīng)的輸出使執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,其集成度越來越高,網(wǎng)絡(luò)及通信功能越來越強(qiáng),可靠性和控制功能越來越好,這些都使PLC更廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中6。1.2.3 PLC在船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)船舶電站控制有控制動(dòng)作復(fù)雜、頻繁的特點(diǎn),且有較多的接觸器作為執(zhí)行器。一般的PLC都有幾百個(gè)部輔助繼電器,而且還有多種專用的部繼電器,可以滿足一般的控制要求,唯一需要做的就是對(duì)PLC進(jìn)

15、行編程。同時(shí),PLC在船舶電站抗干擾方面也有其極大的優(yōu)越性。另外,PLC與繼電器控制比較有運(yùn)行速度快、可靠性和壽命高的優(yōu)點(diǎn)。PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點(diǎn)7:(1更改控制邏輯只需修改軟件,無需對(duì)硬件做改動(dòng);(2程序可以復(fù)制,批量生產(chǎn)容易;(3電氣硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化;(4由于PLC除有繼電器功能外,尚有多種其他功能,可以實(shí)現(xiàn)繼電器無法實(shí)現(xiàn)的控制功能,實(shí)現(xiàn)*種程度上的智能化,并有可能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化;(5可靠性高;(6具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊,當(dāng)需要較多的I/O時(shí)可以方便的擴(kuò)展。1.3本文的主要容和結(jié)構(gòu)安排本文主要容是以兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的電站為例,采用PLC的工業(yè)控制技術(shù)和工業(yè)PC機(jī),設(shè)計(jì)了基于PLC

16、控制的船舶電站自動(dòng)化的集散式管理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)電站以兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組為例,下位機(jī)PLC 可通過輸入輸出接口與發(fā)電機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)儀表相連接,與上位PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接。上位機(jī)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)機(jī)各種界面,在設(shè)計(jì)的界面上可以顯示機(jī)組的狀態(tài)和各主要參數(shù),輪機(jī)員通過各種界面能觀察和操作機(jī)組。結(jié)構(gòu)的安排:(1首先充分論述自動(dòng)化電站的組成、原理、功能、要求,在了解控制器功能和監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,選擇了集散式船舶管理系統(tǒng)。(2在集散式系統(tǒng)下,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PLC控制的發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)、自動(dòng)并車運(yùn)行、自動(dòng)頻率和負(fù)載調(diào)節(jié),重載詢問、自動(dòng)解列以及自動(dòng)停車的流程。(3在上位機(jī)上提出幾種設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的分散控制和集中管理功能。2

17、船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)2.1船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的總體構(gòu)成船舶電站的自動(dòng)化管理系統(tǒng)一般由電站自動(dòng)控制、監(jiān)測(cè)報(bào)警和安全系統(tǒng)組成8:(1控制系統(tǒng):能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)、并車和解列,還可以實(shí)現(xiàn)電站功率的自動(dòng)管理及電壓、頻率的穩(wěn)定,且可處理電站中出現(xiàn)的故障。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障,控制系統(tǒng)可自動(dòng)地使處于備用狀態(tài)的機(jī)組迅速起動(dòng)(不超過45s,自動(dòng)準(zhǔn)同步投入電網(wǎng)運(yùn)行;并網(wǎng)成功后,故障機(jī)組將負(fù)荷降低至不大于額定功率的10%時(shí),自動(dòng)脫離電網(wǎng)。(2自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng):此系統(tǒng)的主要功能是自動(dòng)地實(shí)施監(jiān)測(cè)電站各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù),有原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電系統(tǒng)的電氣參數(shù)、機(jī)械參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài),檢測(cè)量包括開關(guān)量和模擬量。其次,

18、系統(tǒng)會(huì)將監(jiān)測(cè)量實(shí)時(shí)與設(shè)定的限制值進(jìn)行比較,若被測(cè)量超限,將發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào)。最后,系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄、打印,并對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行記錄。(3安全系統(tǒng):自動(dòng)化電站應(yīng)設(shè)安全系統(tǒng)。如果電站控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生危及電站系統(tǒng)的各主要設(shè)備安全的嚴(yán)重故障時(shí),安全系統(tǒng)能自動(dòng)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作,避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。自動(dòng)化管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下圖:2.2船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要功能自動(dòng)化電站管理的主要容包括錯(cuò)誤!未定義書簽。:(1發(fā)電機(jī)組起動(dòng)前的準(zhǔn)備工作:中國(guó)船級(jí)社對(duì)自動(dòng)化船舶的有關(guān)規(guī)定是船舶電網(wǎng)失電應(yīng)在45s (國(guó)外有些是30s恢復(fù)供電,所以自動(dòng)化電站停車狀態(tài)下的備用機(jī)組應(yīng)事先做好準(zhǔn)備工作。關(guān)鍵的

19、準(zhǔn)備工作是發(fā)電柴油機(jī)的預(yù)熱和預(yù)潤(rùn)滑。(2發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng):當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加使運(yùn)行機(jī)組重載時(shí)、運(yùn)行機(jī)組發(fā)生機(jī)電故障和*機(jī)組起動(dòng)失敗或不能合閘時(shí),電站管理系統(tǒng)能自動(dòng)地發(fā)出起動(dòng)指令使備用機(jī)組迅速自動(dòng)起動(dòng),在起動(dòng)成功后建立壓力后投入電網(wǎng)供電。(3發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)并車:通過采集電壓、頻率的基本參數(shù),經(jīng)過一定的計(jì)算發(fā)出調(diào)頻及合閘指令,使待并機(jī)與電網(wǎng)上的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。(4并聯(lián)運(yùn)行中的功率分配與頻率調(diào)整:兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行供電時(shí),通過原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置配合工作,使電網(wǎng)維持在穩(wěn)定頻率,且使并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組按容量成比例的承擔(dān)負(fù)載。(5運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)的管理:在完全滿足船舶電站供電質(zhì)量的前提下,使機(jī)組以最經(jīng)濟(jì)的管理

20、模式運(yùn)行,充分利用每臺(tái)機(jī)組的功率,降低發(fā)電成本。(6重載詢問:大功率負(fù)荷起動(dòng)大,管理系統(tǒng)將判斷電網(wǎng)負(fù)荷與起動(dòng)的大功率負(fù)荷是否超過運(yùn)行機(jī)組的最大允許負(fù)荷率。若滿足,則允許其啟動(dòng),否則,應(yīng)先起動(dòng)另一臺(tái)備用發(fā)電機(jī),使之并網(wǎng),然后允許其起動(dòng)。(7機(jī)組故障的自動(dòng)處理與報(bào)警及負(fù)載自動(dòng)分級(jí):系統(tǒng)設(shè)有故障處理模式與對(duì)應(yīng)的故障相匹配。自動(dòng)分級(jí)卸載:確保重要設(shè)備連續(xù)供電,在過載的情況時(shí)將非重要負(fù)載自動(dòng)切斷。(8機(jī)組自動(dòng)、故障狀態(tài)下解列、停機(jī)控制:輕載或故障需要停機(jī)時(shí),并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組先自動(dòng)轉(zhuǎn)移負(fù)載,再按順序使運(yùn)行機(jī)組逐臺(tái)退出電網(wǎng),然后停車。(9機(jī)組的保護(hù):自動(dòng)化電站除了設(shè)有和基本電站一樣的過載、短路、欠壓和逆功率保護(hù)

21、外,還設(shè)有欠頻保護(hù)、高壓保護(hù)、次要負(fù)荷的分級(jí)卸載等,進(jìn)一步的提高了供電質(zhì)量和電網(wǎng)的連續(xù)供電。(10運(yùn)行狀態(tài)顯示及故障監(jiān)視:現(xiàn)代電子觸摸屏通過編程可以在屏幕上以畫出主配電板、發(fā)電機(jī)組、主開關(guān)等電器元件的狀況,除此之外也有開關(guān)、按鈕等指令開關(guān)?？傊?觸摸屏不僅有顯示功能,而且還有操作功能。(11運(yùn)行系統(tǒng)給定參數(shù)的監(jiān)視與修改:系統(tǒng)支持參數(shù)的監(jiān)視與在線修改,PLC技術(shù)可將設(shè)計(jì)編制的程序及各種參數(shù)存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中,方便在線修改。自動(dòng)化系統(tǒng)的方框圖如下9:2.3集散式船舶電站管理系統(tǒng)集散控制形式是每臺(tái)發(fā)電機(jī)組配置PLC(或微機(jī)控制裝置,主要控制發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)、停機(jī)以及處理機(jī)電故障等,上面有一套PL

22、C(或微機(jī)控制裝置主要進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行、功率管理及信息通信等管理控制。此外,系統(tǒng)的通訊接口可以與個(gè)人電腦相連,在電腦顯示屏用文字和圖形來顯示各種參數(shù)及相關(guān)機(jī)組、主開關(guān)等電器狀態(tài)。2.3.1集散式電站集散式管理系統(tǒng)由PLC控制機(jī)組,然后再把信息與工業(yè)PC機(jī)共享,它們共同來完成電站運(yùn)行的自動(dòng)控制和自動(dòng)管理?？傮w框圖如下圖所示:圖4 電站管理系統(tǒng)的總體功能框圖工業(yè)PC控制機(jī)置于集控中,作為操作系統(tǒng)的操作管理裝置。電站系統(tǒng)各下位機(jī)的監(jiān)測(cè)控制和信息管理由工業(yè)PC控制機(jī)來完成,除此,亦可顯示電站系統(tǒng)任何運(yùn)行過程的全部信息,并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中,必要時(shí)可以被其它系統(tǒng)調(diào)用。在上位機(jī)上可以修改系統(tǒng)*些設(shè)置參數(shù),并能以指

23、令的形式傳遞到下位機(jī)中,來對(duì)電站運(yùn)行過程進(jìn)行控制。系統(tǒng)操作站是系統(tǒng)的人機(jī)接口,是控制系統(tǒng)與操作管理人員的接口界面10。本文所設(shè)計(jì)的集散式電站管理系統(tǒng)將各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的控制功能分散化。兩臺(tái)PLC的控制作用由工業(yè)PC機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào),來完成整個(gè)電站的監(jiān)控任務(wù)。集散式船舶電站管理系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是以數(shù)據(jù)通信為紐帶,完成過程的分散控制、監(jiān)控和信息集中管理等一系列工作。另外,本系統(tǒng)還具有如下優(yōu)點(diǎn)11:(1改善了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,單元故障只影響局部,而且具有自診斷、報(bào)警功能;(2構(gòu)成靈活,擴(kuò)展方便。采用了標(biāo)準(zhǔn)的硬件模塊和軟件模塊,可以靈活組建,而且采用了局域網(wǎng),系統(tǒng)擴(kuò)展十分方便。2.3.2 信號(hào)的采集及處理PLC與

24、發(fā)電機(jī)組之間的信號(hào)傳輸與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)之間傳遞的信號(hào)如下圖所示9:圖5 PLC與發(fā)電機(jī)組之間的信號(hào)傳遞圖(1關(guān)于電網(wǎng)的信號(hào)電網(wǎng)電壓、總電流、總電網(wǎng)頻率、頻率和有功功率及各空氣開關(guān)線圈的開關(guān)狀態(tài)。(2關(guān)于發(fā)電機(jī)的信號(hào)發(fā)電機(jī)端電壓、電流、頻率、有功功率、發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的相位差和發(fā)電機(jī)繞組溫度。(3關(guān)于柴油機(jī)的信號(hào)起動(dòng)空氣瓶壓力、滑油溫度和壓力、各缸排煙溫度、排煙總管溫度、冷卻水壓力和溫度和柴油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速。(4PLC測(cè)控單元的控制信號(hào)(模擬量和開關(guān)量柴油機(jī)組升速和減速脈沖、柴油機(jī)組起動(dòng)和停機(jī)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘和脫網(wǎng)。2.3.3 檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)機(jī)組的測(cè)量控制單元包括模擬量輸出/輸入、開關(guān)量輸

25、出/輸入、鍵盤輸入、聲光報(bào)警等。測(cè)量控制單元原理框圖如圖下所示12:數(shù)據(jù)采集單元主要采集信息有:電壓、頻率、相位、溫度、壓力、液位、轉(zhuǎn)速和功率等,及時(shí)反映控制對(duì)象的狀態(tài),發(fā)出必要的調(diào)節(jié)指令,以滿足控制要求。上位的工業(yè)控制機(jī)可以實(shí)現(xiàn)控制、顯示、記錄和打印的功能。3集散式船舶電站管理系統(tǒng)的功能流程本文首先把集散式船舶電站管理系統(tǒng)的功能劃分為不同的模塊,并把它們作為子程序,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這些子程序的流程圖,然后,主程序?qū)⑦@些子程序有機(jī)結(jié)合,來完成對(duì)電站的自動(dòng)化管理。設(shè)計(jì)的各主要模塊有:自動(dòng)起動(dòng)模塊、并車運(yùn)行模塊、調(diào)頻調(diào)載模塊、重載詢問模塊、自動(dòng)解列模塊和自動(dòng)停機(jī)模塊。系統(tǒng)主程序的工作原理:自動(dòng)巡回檢測(cè)電站

26、的主要參數(shù)和工作狀態(tài),針對(duì)不同的參數(shù)和狀態(tài)做出邏輯分析和綜合計(jì)算,判斷當(dāng)前需要完成哪些工作,從而決定調(diào)用哪一個(gè)功能子程序來完成該工作,被調(diào)用的功能子程序一旦執(zhí)行完畢,又返回主程序中繼續(xù)巡回檢測(cè),整個(gè)系統(tǒng)就如此反復(fù)地運(yùn)行13。3.1機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)模塊及流程圖要起動(dòng)發(fā)電機(jī)機(jī)組的情況有:電站儲(chǔ)備功率不足需要增加機(jī)組時(shí)、運(yùn)行機(jī)組故障需要換機(jī)時(shí)、或者電網(wǎng)失去電時(shí)。對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的電站就會(huì)自動(dòng)發(fā)出起動(dòng)指令。下圖為具有三次起動(dòng)功能的起動(dòng)流程2:圖7 發(fā)電機(jī)組起動(dòng)程序流程當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電站儲(chǔ)備功率不夠時(shí),就會(huì)產(chǎn)生增機(jī)指令,與此同時(shí)需起動(dòng)機(jī)組起動(dòng)的邏輯條件也應(yīng)被檢測(cè),只有起動(dòng)的邏輯條件滿足,才發(fā)出起動(dòng)指令。當(dāng)檢測(cè)到

27、機(jī)、電故障時(shí),根據(jù)故障的級(jí)別進(jìn)行處理,若是嚴(yán)重故障,先停故障機(jī),在起動(dòng)備用機(jī);若是較嚴(yán)重故障,先起動(dòng)臺(tái)備用機(jī)組,并網(wǎng)后解列故障機(jī)。在自動(dòng)起動(dòng)過程中,還必須對(duì)機(jī)組是否成功起動(dòng)進(jìn)行檢測(cè),若不是三次起動(dòng),在一定時(shí)間間隔后,重新起動(dòng);若機(jī)組起動(dòng)三次仍不成功,則向上位機(jī)報(bào)告,聯(lián)系另一臺(tái)PLC,起動(dòng)其相應(yīng)的機(jī)組。同時(shí),發(fā)出起動(dòng)失敗”的聲光報(bào)警。在起動(dòng)備用機(jī)組用完的情況下,發(fā)出備用機(jī)組用完”的指示報(bào)警。機(jī)組起動(dòng)成功后,在一定時(shí)間未建立電壓,則停機(jī)和發(fā)出聲光報(bào)警。若電壓成功建立,則轉(zhuǎn)入單機(jī)調(diào)頻程序或自動(dòng)并聯(lián)程序。3.2并車運(yùn)行模塊及流程圖投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī),不能與電網(wǎng)立即接通,否則將導(dǎo)致并車失敗,嚴(yán)重時(shí)

28、會(huì)導(dǎo)致全船失電,機(jī)組也會(huì)受到電磁的和機(jī)械的有害沖擊。因此,并車時(shí)應(yīng)使合閘沖擊電流最小,合閘后能迅速進(jìn)入同步并聯(lián)運(yùn)行14。為此并車必須滿足的下列條件:(1檢測(cè)電網(wǎng)與待并發(fā)電機(jī)的電壓差、頻率差和相位差,當(dāng)不符合并聯(lián)運(yùn)行要求時(shí),繼續(xù)巡回檢測(cè)。(2檢測(cè)電網(wǎng)與待并發(fā)電機(jī)的電壓頻率差,并根據(jù)頻差對(duì)待并機(jī)頻率發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào),使兩者之間頻率差減小,當(dāng)其與電網(wǎng)頻率接近設(shè)定要求時(shí),就可滿足合閘條件。(3當(dāng)相位差、電壓差和頻率差在系統(tǒng)設(shè)定圍時(shí),提前發(fā)出合閘指令,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)同步并聯(lián)運(yùn)行。并車合閘流程圖如下:圖8 并車合閘流程從上圖中可以看出,當(dāng)接到并車指令時(shí),系統(tǒng)分別先檢測(cè)電網(wǎng)和待并機(jī)電壓差、頻率差和相角差,而實(shí)際操作

29、電站要按船舶電站的規(guī)要求設(shè)定。規(guī)要求的并車條件:電壓差整定圍為5% U額定;頻率差整定圍為0.2Hz;相位差為15的電角度。主開關(guān)接到指令后,從開始動(dòng)作到主觸頭閉合要經(jīng)過一定的時(shí)間,考慮的這個(gè)問題,合閘指令應(yīng)該提前發(fā)出。要根據(jù)主開關(guān)合閘時(shí)間來確定設(shè)定的提前時(shí)間,可用核定超前時(shí)間法。合閘時(shí)間越短越有利于同步操作,而PLC按掃描的原理工作,因此PLC系統(tǒng)的運(yùn)算周期就是PLC的掃描周期。而PLC控制器的運(yùn)算數(shù)度都在每千步邏輯指令在1ms以。用恒定超前時(shí)間法發(fā)出合閘指令,先把電網(wǎng)和待并機(jī)的正弦電壓通過波形變化變?yōu)橥l方波,然后對(duì)電網(wǎng)電壓和待并機(jī)的電壓檢測(cè)計(jì)算,來得到合閘指令提前時(shí)間。原理如圖所示15:

30、若設(shè)主開關(guān)的設(shè)定值為t則有如下關(guān)系:t=t(T電網(wǎng)-T待并機(jī)/ T待并機(jī)從上式中可以看出,用算出的T電網(wǎng)-T待并機(jī)和設(shè)定的主開關(guān)固有時(shí)間t,就可得出待并機(jī)滯后時(shí)間t。在待并機(jī)頻率大于電網(wǎng)的頻率的情況下,t值是不斷的在減小的,所以測(cè)得t值小于計(jì)算出的t值時(shí)發(fā)出合閘脈沖。3.3調(diào)頻調(diào)載模塊及流程圖調(diào)頻調(diào)載又叫自動(dòng)負(fù)荷分配,它的基本功能是自動(dòng)維持電網(wǎng)的頻率恒定,按參與并聯(lián)運(yùn)行各機(jī)組的容量以既定的比例分配各機(jī)組的負(fù)荷。當(dāng)接受到解列”指令時(shí),能自動(dòng)控制負(fù)荷轉(zhuǎn)移,待其負(fù)荷接近5%額定功率后,使其主開關(guān)跳閘脫網(wǎng)16。船舶電站系統(tǒng)由于負(fù)載經(jīng)常變化,特別是在大功率的起動(dòng)和停止時(shí),將引起運(yùn)行機(jī)組的轉(zhuǎn)速的變化,從而

31、引起電網(wǎng)頻率的變化。發(fā)電柴油機(jī)本身具有調(diào)速器,可以保證轉(zhuǎn)速處于規(guī)之?，F(xiàn)代船舶電站為提高供電質(zhì)量,大多在電站中裝有自動(dòng)調(diào)頻調(diào)在裝置(簡(jiǎn)稱頻載調(diào)節(jié)器,在調(diào)速去動(dòng)作之后存在固定偏差時(shí),在進(jìn)行調(diào)解。頻載調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)是頻率差與功率差的合成信號(hào),經(jīng)放大、判別后控制伺服電機(jī),來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)油門來調(diào)整轉(zhuǎn)速?？梢?頻率的調(diào)整及有功功率的分配可以有調(diào)速器和頻載調(diào)節(jié)裝置共同來完成。圖中的A值由系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度決定,一般按并小于2%、功率差小于5%的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定。電站供電質(zhì)量由并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組頻率的恒定和有功功率成比例分配所決定。維持電網(wǎng)頻率恒定及有功功率轉(zhuǎn)移可由原動(dòng)機(jī)調(diào)速器改變油門的大小進(jìn)行調(diào)節(jié),也可另設(shè)調(diào)頻調(diào)載單元。

32、恒頻和成比例分功流程控制圖如下2:電站頻率的調(diào)節(jié)分為單機(jī)調(diào)節(jié)和并機(jī)調(diào)節(jié),其實(shí)質(zhì)都是改變柴油機(jī)油門的開度的大小。單機(jī)調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單,只是調(diào)用單機(jī)調(diào)頻程序,在此不用再做討論。并機(jī)調(diào)節(jié)較復(fù)雜,要得到偏差值e(由電網(wǎng)和待并機(jī)的頻率差和功率差組成,偏差值e作為調(diào)節(jié)信號(hào)。當(dāng)偏差值的絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí),調(diào)節(jié)過程結(jié)束,若偏差值小于零時(shí),開大柴油機(jī)油門,使柴油機(jī)加速;當(dāng)偏差值大于零時(shí),減小柴油機(jī)油門,使柴油機(jī)減速。在兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí),電站負(fù)荷的頻繁變化會(huì)引起電站頻率的變化,而且負(fù)荷的分配也要比例,否則會(huì)造成逆功率,危害電站穩(wěn)定供電。3.4重載詢問模塊及流程圖重載詢問:大負(fù)載投入電網(wǎng)前,管理系統(tǒng)將判斷電網(wǎng)負(fù)荷與起

33、動(dòng)的大功率負(fù)荷是否超過運(yùn)行機(jī)組的最大負(fù)荷率。若滿足,則允許其啟動(dòng),否則,應(yīng)先起動(dòng)另一臺(tái)備用發(fā)電機(jī),使之并網(wǎng),儲(chǔ)備功率達(dá)到要求,則允許其起動(dòng),若達(dá)不到要求則禁止重載起動(dòng)信號(hào)。重載詢問模塊的功能是合理的管理電站,防止重載起動(dòng)的沖擊對(duì)電網(wǎng)造成故障,從而達(dá)到電站穩(wěn)定連續(xù)供電的要求。其流程圖如下:3.5自動(dòng)解列和自動(dòng)停機(jī)模塊及流程圖發(fā)電機(jī)組可分為自動(dòng)停機(jī)與故障應(yīng)急停機(jī)。所謂自動(dòng)停機(jī),就是并網(wǎng)輕負(fù)荷時(shí)的自動(dòng)減機(jī),出現(xiàn)嚴(yán)重故障停機(jī)時(shí)處理方法是立即跳閘停電。在并聯(lián)機(jī)組運(yùn)行輕載的情況時(shí),造成機(jī)組功率不能充分利用,所以,就要解列*臺(tái)機(jī)組。解列機(jī)組時(shí),退出電網(wǎng)的機(jī)組把負(fù)荷轉(zhuǎn)移到運(yùn)行機(jī)組上,當(dāng)退出機(jī)組的功率小于10%

34、額定功率時(shí),主開關(guān)脫開,緊接著發(fā)出停機(jī)指令。機(jī)組停機(jī)電磁閥動(dòng)作之前先空轉(zhuǎn)運(yùn)行10到20分鐘,若故障停機(jī)則停機(jī)電磁閥立即動(dòng)作。解列和故障停車流程如下圖:4船舶電站管理系統(tǒng)的監(jiān)控單元設(shè)計(jì)本文的下位機(jī)PLC控制器控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即發(fā)電機(jī)組,通過數(shù)據(jù)線把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的參數(shù)送到上位機(jī),上位機(jī)利用人機(jī)界面把數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。上位機(jī)不斷地從下位機(jī)讀取數(shù)據(jù),并判斷數(shù)據(jù)是否在設(shè)定的圍,從而完成遠(yuǎn)程監(jiān)控任務(wù)。4.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能現(xiàn)場(chǎng)PLC控制器對(duì)電站各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),它的檢測(cè)量可以是開關(guān)量即接通與斷開所對(duì)應(yīng)的值,也可以是模擬量如溫度、壓力等。上位PC機(jī)把下位機(jī)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,判斷系統(tǒng)是否

35、正常。如果出現(xiàn)故障及時(shí)顯示信號(hào)并發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào),對(duì)超限數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ),方便管理人員分析處理,通過外接打印機(jī)可以對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成了電站自動(dòng)化系統(tǒng),集散式電站的上位PC監(jiān)控系統(tǒng)與下位PLC控制系統(tǒng)一起同步工作,通過連線把彼此之間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。上位工業(yè)PC機(jī)得監(jiān)控系統(tǒng)為下位控制系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)界面,它有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能,方便了電站操作人員的操作、維護(hù)等。監(jiān)控系統(tǒng)可以顯示測(cè)量值、設(shè)定值、趨勢(shì)曲線、故障狀態(tài)、控制輸出值等,還可以設(shè)置主監(jiān)控界面、原理界面、并車界面、故障報(bào)警界面、數(shù)據(jù)報(bào)表界面,流程圖畫面。操作人員通過操作站,可以監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)裝置的情

36、況;可以實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)量的監(jiān)視和組態(tài),極方便了人員的操作,從而實(shí)現(xiàn)了集中的操作和監(jiān)控管理17。4.2工業(yè)PC機(jī)控制軟件和監(jiān)測(cè)軟件結(jié)構(gòu)控制軟件由三個(gè)層次構(gòu)成:功能模塊層,可以實(shí)現(xiàn)電站各種管理要求;數(shù)據(jù)傳輸層,采集各數(shù)字、模擬量的數(shù)據(jù);管理層,通過對(duì)下兩層之程序的調(diào)用,完成主程序的調(diào)度、管理功能。這三個(gè)層次的關(guān)系是,數(shù)據(jù)傳輸層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,功能模塊層在數(shù)據(jù)層之上是完成各種特定功能的子程序,管理層調(diào)用下兩層程序,實(shí)現(xiàn)主程序的調(diào)度和管理功能18。程序框圖如下所示:圖14 控制結(jié)構(gòu)框圖控制軟件是一個(gè)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的軟件,為了實(shí)現(xiàn)并車等特定功能,對(duì)計(jì)算速度要求嚴(yán)格。故在主體上采用模塊化結(jié)構(gòu),部分功能子程序則盡量

37、減少子程序的調(diào)用和中間結(jié)果的存放,采用直接向輸入輸出板操作的方法,加快程序運(yùn)行速度,提高效率。監(jiān)測(cè)軟件:整個(gè)監(jiān)測(cè)軟件以數(shù)據(jù)庫為核心,各個(gè)功能模塊圍繞數(shù)據(jù)庫,形成星型狀態(tài)連接,這使軟件有很強(qiáng)的可移值性和維護(hù)性,可獨(dú)立對(duì)部分程序模塊替換、修改,而不會(huì)影響其它模塊?？驁D如下所示:4.3設(shè)計(jì)監(jiān)控界面自動(dòng)化的船舶電站,應(yīng)該有用戶操作的可視化界面,通過用戶界面可以隨時(shí)觀察、了解并掌握整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài),也可設(shè)定參數(shù)和向控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。監(jiān)控界面包括19:(1主監(jiān)控界面:用來監(jiān)控每臺(tái)機(jī)組并顯示機(jī)組和電網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)?？稍O(shè)有報(bào)警顯示按鈕,出現(xiàn)故障時(shí)可點(diǎn)擊查看具體報(bào)警項(xiàng),除此,也能限制*些用戶的權(quán)限,禁止或允

38、許其對(duì)系統(tǒng)的操作。(2原理界面:在此界面可以很清楚的知道與機(jī)組相關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)原理圖,各處開關(guān)的分、合閘情況,和有各種重要參數(shù)的顯示。(3并車界面:監(jiān)測(cè)各機(jī)組的頻率和電壓且設(shè)有同步指示燈,還有各機(jī)組并車、解列的功能按鈕,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控界面的操作。(4故障報(bào)警界面:設(shè)置各項(xiàng)報(bào)警指示燈,在故障時(shí),指示燈由綠變紅。除此在相應(yīng)報(bào)警項(xiàng)里可以修改限制參數(shù)值。(5數(shù)據(jù)報(bào)表界面:一個(gè)可以反應(yīng)過程中的的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄?？蓪?duì)實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表進(jìn)行打印,方便了管理人員的統(tǒng)計(jì)分析。通過與上位機(jī)連接的鼠標(biāo)和鍵盤,可以查看各個(gè)界面,也可以在這些界面上實(shí)行操作,讀數(shù)據(jù)在線修改以滿足對(duì)系統(tǒng)新的要求。上位還要有自動(dòng)/手

39、動(dòng)切換按鈕來轉(zhuǎn)換控制方式,自動(dòng)狀態(tài)時(shí),自動(dòng)起動(dòng)、并機(jī)、解列和停車等控制功能由系統(tǒng)的功能模塊程序自動(dòng)執(zhí)行;而手動(dòng)狀態(tài)時(shí),需管理人員在配電板的控制面板上操作。上位機(jī)的這些界面使得整個(gè)電站系統(tǒng)處于管理人員的實(shí)時(shí)監(jiān)管之下,也使得管理人員的工作更加便捷。4.4船舶電站自動(dòng)化的發(fā)展展望隨著船舶自動(dòng)化程度的不斷提高,電站自動(dòng)化由局部控制發(fā)展到了綜合控制,由就地的控制發(fā)集中的控制。集散式系統(tǒng)就是集計(jì)算機(jī)、通信、顯示和控制技術(shù)于一體的系統(tǒng)。其核心思想是集中管理、分散控制,即管理與控制相分離,上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理功能,下位機(jī)分散到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分布式控制。所以,這種集散式的管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有很高的可靠性,且易于擴(kuò)展,

40、上位機(jī)根據(jù)需要增減下位機(jī)臺(tái)數(shù)。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)20:(1系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化,組態(tài)靈活;上位控制機(jī)所有功能可通過屏幕軟件按鈕來完成,為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)。另外,采用綜合監(jiān)控的形式,可以構(gòu)成雙重或多重冗余,對(duì)提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性是有積極意義的。(2系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化如今,數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和控制系統(tǒng)之間的雙向網(wǎng)絡(luò)通信靠現(xiàn)場(chǎng)總線來實(shí)現(xiàn)。使用雙層網(wǎng)絡(luò),第一層網(wǎng)絡(luò)采集與傳送數(shù)據(jù),第二層網(wǎng)絡(luò)是控制網(wǎng)。從分散危險(xiǎn)的原則上,設(shè)置獨(dú)立的控制子網(wǎng)。各子系統(tǒng)的功能由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,把數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)分散功能結(jié)合,但每個(gè)

41、系統(tǒng)又是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),在*系統(tǒng)局部受損時(shí)不影響其他系統(tǒng)獨(dú)立完成工作,采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計(jì)及不間斷后備電源,增強(qiáng)系統(tǒng)控制能力。利用圖像控制功能,在人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)良好的對(duì)話效果。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于采用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)代替大量繁瑣的人工操作,它有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞,把船員從環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)合中解放出來21。船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域展望,在計(jì)算機(jī)、通信、顯示和控制技術(shù)迅速發(fā)展且互相交叉滲透,還有人工智能和模糊技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)給船舶電站自動(dòng)化帶來重大的變革。未來船舶電站的自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)向著自動(dòng)故障預(yù)測(cè)、自診斷的方向發(fā)展,上位機(jī)將會(huì)實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)等智能連接。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正在經(jīng)歷著從集

42、中型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分散型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集散型(分布式多級(jí)、多微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型(智能式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。而這些技術(shù)的發(fā)展會(huì)使船舶工業(yè)向著智能大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：基于 PLC 的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 綜合自動(dòng)化、微機(jī)監(jiān)視、智能控制、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)、船岸信息直接交流、全船自動(dòng) 化領(lǐng)域延伸得更深22。 18 大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：基于 PLC 的船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 5 總結(jié) 本文從船舶電站的組成、功能和特點(diǎn)以及 PLC 工作原理開始論述，同時(shí)也分析了船舶電站自動(dòng) 化管理系統(tǒng)的構(gòu)成和自動(dòng)管理系統(tǒng)的功能。在此基礎(chǔ)上，選擇在基于 PLC 控制的船舶電站集散式管 理系統(tǒng)。 集散式管理系統(tǒng)的特點(diǎn)是分散管理、集中控制，其中*控制模塊出現(xiàn)問題不會(huì)影響其他控制模 塊。本文設(shè)計(jì)了一兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組為例的船舶電站，分別由 PLC 控制，以 PLC 為下位機(jī)與以工業(yè)電腦 為上位機(jī)通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)通信。此系統(tǒng)由 PLC 控制機(jī)組實(shí)現(xiàn)了機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)、自動(dòng)并車、調(diào)頻調(diào) 載、重載詢問、自動(dòng)解列及自動(dòng)停車等功能。作為上位機(jī)的工業(yè)電腦與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，在不同 的控制界面可以顯示和修改控制參數(shù)，在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警和相應(yīng)的處理，通過工業(yè)電腦也能 實(shí)施控制動(dòng)作。機(jī)組運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫，與打印機(jī)連接后，可以打印歷史和當(dāng)前的 數(shù)據(jù)，以便管理人員進(jìn)行