【正文】 程圖 要起動發(fā)電機(jī)機(jī)組的情況有：電站儲備功率不足需要增加機(jī)組時、運(yùn)行機(jī)組故障需要換機(jī)時、或者電網(wǎng)失去電時。若電壓成功建立，則轉(zhuǎn)入單機(jī)調(diào)頻程序或自動并聯(lián)程序。5 ％ U 額定；頻率差整定范圍為 177。原理如圖所示： U 電 網(wǎng)T 電tT 待 并 機(jī)U 電 網(wǎng)TOOt 圖 恒定時間的獲取 Constant time access 若設(shè)主開關(guān)的設(shè)定值為 t 則有如下關(guān)系： Δt= t (T 電網(wǎng)－ T 待并機(jī) )/T 待并機(jī) 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 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)固有時間t，就可得出待并機(jī)滯后時間 Δt。可見，頻率的調(diào)整及有功功率的分配可以有調(diào)速器和調(diào)頻載裝置共同來完成。并機(jī)調(diào)節(jié)比較復(fù)雜，要得到偏差值 Δe (由電網(wǎng)和待并機(jī)的頻率差和功率差組成 )，偏差值 Δe 作為調(diào)節(jié)信號。解列和故障停車流程如下圖： 基于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 20 起 起 起 起起 起 起 起起 起 起 起 起 起 1 0 % 起起 起 起 起 起起 起 起 起 起起 起 起 起起 起 1 0 起 2 0 起 起起 起起 起 起 起 起起起起起起起 圖 解列和故障停機(jī)流程圖 Solution column and the flow chart of downtime 在并聯(lián)機(jī)組運(yùn)行輕載的 情況時，造成機(jī)組功率不能充分利用，所以，就要解列某臺機(jī)組。 OP393 的液晶顯示屏只能顯示 2 行，每行 16 個字符的信息。下圖為定時器的監(jiān)控與修改操作流程 。 船舶電站管理系統(tǒng)的監(jiān)控單元 [6]設(shè)計(jì) 本文的下位機(jī) PLC 控制器控制現(xiàn)場設(shè)備即發(fā)電機(jī)組，通過數(shù)據(jù)線把現(xiàn)場測得的參數(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。操作人員通過操作站，可以監(jiān)視現(xiàn)場裝置的情況；可以實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)量的監(jiān)視和組態(tài)，極大地方便了人員的操作，從而實(shí)現(xiàn)了集中的操作和監(jiān)控管理 ?？稍O(shè)有報警顯示按鈕，出現(xiàn)故障時可點(diǎn)擊查看具體報警項(xiàng)，除此，也能限制某些用戶的權(quán)限，禁止或允許其對系統(tǒng)的操作。上位還要有自動 /手動切換按鈕來轉(zhuǎn)換控制方式，自動狀態(tài)時，自動起動、并機(jī)、解列和停車等控制功山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 能由系統(tǒng)的功能模塊程序自動執(zhí)行；而手動狀態(tài)時，需管理人員在配電板的控制面板上操作。 程序檢測經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值如低于保護(hù)動作限值，進(jìn)行一次延時確認(rèn)，若仍欠壓，則將主開關(guān)斷開。規(guī)范規(guī)定：“電流過載 10％ 50％之間，經(jīng)少于 2min 的延時斷路器應(yīng)分?jǐn)啵唤ㄗh整定在發(fā)電機(jī)額定電流的 125％ 135％，延時 1530 秒斷路器分?jǐn)唷薄? (1)過壓 當(dāng)電網(wǎng)電壓過高時，給出過壓報警指示。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測試 為了對所設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)及所編程序的正確性進(jìn)行檢測，必須對系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)與仿真測試 [9]。初步完成了基于 PLC 的船舶電站及其自動化基于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 32 系統(tǒng)的各種功能。 功能測試主要測試系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，諸如能否實(shí)現(xiàn)自動控制，自動檢測和報警以及在機(jī)組故障的時候產(chǎn)生保護(hù)動作等。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 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，同時也分析了船舶電站自動化管理系統(tǒng)的構(gòu)成和自動管理系統(tǒng)的功能?；厥准韧?，心中倍感充實(shí)，能在眾多專業(yè)知識淵博、能力和水平很高的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。此系統(tǒng)由 PLC 控制機(jī)組實(shí)現(xiàn)了機(jī)組自動起動、自動并車、調(diào)頻調(diào)載、重載詢問、自動解列及自動停車等功能。另外，報警系統(tǒng)也起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時報警系統(tǒng)必須第一時間 發(fā)出報警，以便及時對故障進(jìn)行處理。 安全系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)：在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，人工設(shè)置故障，在自動檢測報警系統(tǒng)發(fā)出聲光報警的同事，觀察安全系統(tǒng)是否做出相應(yīng)的安全保護(hù)動作。 系統(tǒng)仿真 將 PLC 與計(jì)算機(jī)相連，打開系統(tǒng)軟件，新建一個項(xiàng)目，并建立連接，確保數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。 (3)頻率預(yù)調(diào)故障 在進(jìn)行自動并車操作時，倘若頻差較大，首先應(yīng)進(jìn)行頻率預(yù)調(diào)。逆功超基于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 30 過限值，延時確認(rèn)后將逆功機(jī)組切除。 本系統(tǒng)取 70％ Ue 為動作保護(hù)限值，欠壓延時確認(rèn)時間為 4 秒。系統(tǒng)設(shè)置了欠壓、過流、逆功率繼電保護(hù)和過壓、欠頻、頻率預(yù)調(diào)故障報警。除此在相應(yīng)報警項(xiàng)里可以修改限制參數(shù)值。故在主體上采用模塊化結(jié)構(gòu)，部分功能子程序則盡量減少子程序的調(diào)用和中間結(jié)果的存放，采用直接操作輸入輸出板的方法，加快程序運(yùn)行速度，提高效率。如果出現(xiàn)故障及時顯示信號并發(fā)出相應(yīng)的聲光報警信號，對超限數(shù)據(jù)可以存儲，方便管理人員分析處理，通過外接打印機(jī)可以對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。 數(shù)據(jù)塊的在線監(jiān)視與在線修改 (1)在線監(jiān)視 在登錄、顯示初始信息狀態(tài)后，按下 DB 鍵，輸入數(shù)據(jù)字 (DW)編號，若編程員只編制一個數(shù)據(jù)塊提供用戶現(xiàn)場監(jiān)視與修改，則按 ENT 鍵，否則應(yīng)輸入需要顯示的數(shù)據(jù)字所在的數(shù)據(jù)塊編號。液晶顯示如下圖所示。如調(diào)整脈沖的寬度：對于液壓調(diào)速器來說，新建船舶大約可調(diào)整在 ~2s 之間的不同檔次上，以匹配不同程度的頻差與功差綜合信號；當(dāng)山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 船舶陳舊時，調(diào)速器脈沖寬度可能要整定在 1~5s；某些保養(yǎng)不當(dāng)?shù)拇皯?yīng)調(diào)整在 5~20s，調(diào)速器才會起作用。若滿足，則允許其啟動，否則，應(yīng)先起動另一臺備用發(fā)電機(jī)，使之并網(wǎng)，儲備功率達(dá)到要求，則允許其起動，若達(dá)不到要求則禁止重載起動信號。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。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和停止時 ,將引起運(yùn)行機(jī)組的轉(zhuǎn)速的變化，從而引起電網(wǎng)頻率的變化。要根據(jù)主開關(guān)合閘時間來確定設(shè)定的提前時間，可用核定超前時間法。 (2)檢測電網(wǎng)與待并發(fā)電機(jī)的電壓頻率差，并根據(jù)頻差對待并機(jī)頻率發(fā)出調(diào)節(jié)信號，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，就可滿足合閘條件。在自動起動過程中，還必須對機(jī)組是否成功起動進(jìn)行 檢測，若不是三次起動，在一定時間間隔后，重新起動；若機(jī)組起動三次仍不成功，則向上位機(jī)報告，聯(lián)系另一臺 PLC，起動其相應(yīng)的機(jī)組。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。另外，本系統(tǒng)還具有如下優(yōu)點(diǎn)： (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、報警功能； (2)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展方便。 集散式電站 集散式管理系統(tǒng) [3]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)行的自動控制和自動管理。自動分級卸載：確保重要設(shè)備連續(xù)供電，在過載的情況時將非重要負(fù)載自動切斷。關(guān)鍵的準(zhǔn)備工作是發(fā)電 柴油機(jī)的預(yù)熱和預(yù)潤滑。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 2 船舶電站自動化管理系統(tǒng) 船舶電站自動化管理系統(tǒng)的總體構(gòu)成 船舶電站的自動化管理系統(tǒng)一般由電站自動控制、監(jiān)測報警和安全系統(tǒng)組成： (1)控制系統(tǒng)：能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動起動、并車和解列，還可以實(shí)現(xiàn)電站功率的自動管理及電壓、頻率的穩(wěn)定，且可處理電站中出現(xiàn)的故障。PLC 船舶電站控制系統(tǒng)便于系統(tǒng)參數(shù)的在線監(jiān)視與在線修改。 本課題背景及選題意義 隨著新航運(yùn)要求的出現(xiàn)，對船舶要求也有所提高。循環(huán)掃描方式是指在執(zhí)行程序的過程中，對各個過程輸入信號進(jìn)行收集，對收集信號進(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。 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。 船舶電氣自動化領(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)用將會給船舶電站自動化帶來重大的變革。另外，采用綜合監(jiān)控的形式，可以構(gòu)成雙重或多重冗余，對提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性是有積極意義的。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，也是對電力系統(tǒng)進(jìn)行測量、監(jiān)視、保護(hù)的控制裝置。 眾所周知， PLC 適用于多種場合中的檢測、監(jiān)控自動化。隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，在 80 年代初期國外研制成功了微型計(jì)算機(jī)單 機(jī)控制系統(tǒng)，如：用在我國 “ 德大 ” 輪上的日本大發(fā)公司配套的電站自動化控制系統(tǒng)，廣州遠(yuǎn)洋公司 15000 噸上使用的丹麥 SEMCO 公司的 APM 電動自動化系統(tǒng)。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)。 山東交通學(xué)院 畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目：基于 PLC 的船舶電站自動化 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 院 (系 )別 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 二○一三年六月 原 創(chuàng) 聲 明 本人李枝賀鄭重聲明：所呈交的論文“基于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，是本人在導(dǎo)師劉洋的指導(dǎo)下開展研究工作所取得的成果。 關(guān)鍵詞 ： 船舶電站，自動控制系統(tǒng)， PLC II Abstract This thesis take marine electric power plant which base on two generators for an example and designed a distributed control system after discussed the function and requirement of automatic ship power station. The station uses PLC as main control device and industrial puter as management device. This thesis make the control function modular firstly, and then designed each module control process, bined the modules anic finally in order to realize the synthetic automatic control function. In this pointtopoint control system, the PLC can acplish the 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 HumanMachine Interaction can display and record the generators 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, PLC III 目 錄 前 言 ........................................................................................................................................ 1 1 課題的組成及背景 ................................................................................................................ 3 船舶電站自動化系統(tǒng)的定義、組成和特點(diǎn) ............................................................. 3 船舶電站自動化的發(fā)展與展望 .................................................................................