【正文】 程圖 要起動發(fā)電機機組的情況有：電站儲備功率不足需要增加機組時、運行機組故障需要換機時、或者電網失去電時。若電壓成功建立，則轉入單機調頻程序或自動并聯程序。5 ％ U 額定；頻率差整定范圍為 177。原理如圖所示： U 電 網T 電tT 待 并 機U 電 網TOOt 圖 恒定時間的獲取 Constant time access 若設主開關的設定值為 t 則有如下關系： Δt= t (T 電網－ T 待并機 )/T 待并機 山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 從上式中可以 看出，用算出的 T 電網－ T 待并機和設定的主開關固有時間t，就可得出待并機滯后時間 Δt?？梢姡l率的調整及有功功率的分配可以有調速器和調頻載裝置共同來完成。并機調節(jié)比較復雜，要得到偏差值 Δe (由電網和待并機的頻率差和功率差組成 )，偏差值 Δe 作為調節(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方案設計與實現 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 解列和故障停機流程圖 Solution column and the flow chart of downtime 在并聯機組運行輕載的 情況時，造成機組功率不能充分利用，所以，就要解列某臺機組。 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 。 船舶電站管理系統的監(jiān)控單元 [6]設計 本文的下位機 PLC 控制器控制現場設備即發(fā)電機組，通過數據線把現場測得的參數送到上位機，上位機利用人機界面把數據顯示在屏幕上。操作人員通過操作站，可以監(jiān)視現場裝置的情況；可以實現各種狀態(tài)量的監(jiān)視和組態(tài)，極大地方便了人員的操作，從而實現了集中的操作和監(jiān)控管理 。可設有報警顯示按鈕，出現故障時可點擊查看具體報警項，除此，也能限制某些用戶的權限，禁止或允許其對系統的操作。上位還要有自動 /手動切換按鈕來轉換控制方式，自動狀態(tài)時，自動起動、并機、解列和停車等控制功山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 能由系統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 A/D轉換后的電壓值如低于保護動作限值，進行一次延時確認，若仍欠壓，則將主開關斷開。規(guī)范規(guī)定：“電流過載 10％ 50％之間，經少于 2min 的延時斷路器應分斷；建議整定在發(fā)電機額定電流的 125％ 135％，延時 1530 秒斷路器分斷”。 (1)過壓 當電網電壓過高時，給出過壓報警指示。 山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 31 4 系統聯調與測試 為了對所設計硬件結構及所編程序的正確性進行檢測，必須對系統進行聯調與仿真測試 [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方案設計與實現 32 系統的各種功能。 功能測試主要測試系統是否實現設計功能，諸如能否實現自動控制，自動檢測和報警以及在機組故障的時候產生保護動作等。 山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 33 總 結 本文從船舶電站的組成、功能和特點以及 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的構成和自動管理系統的功能?；厥准韧?，心中倍感充實，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，實是榮幸之極。此系統由 PLC 控制機組實現了機組自動起動、自動并車、調頻調載、重載詢問、自動解列及自動停車等功能。另外，報警系統也起著至關重要的作用，當出現緊急情況時報警系統必須第一時間 發(fā)出報警，以便及時對故障進行處理。 安全系統功能的實現：在系統正常運行時，人工設置故障，在自動檢測報警系統發(fā)出聲光報警的同事，觀察安全系統是否做出相應的安全保護動作。 系統仿真 將 PLC 與計算機相連，打開系統軟件，新建一個項目，并建立連接，確保數據能夠順利傳輸。 (3)頻率預調故障 在進行自動并車操作時，倘若頻差較大，首先應進行頻率預調。逆功超基于 PLC 的船舶電站自動化系統方案設計與實現 30 過限值，延時確認后將逆功機組切除。 本系統取 70％ Ue 為動作保護限值，欠壓延時確認時間為 4 秒。系統設置了欠壓、過流、逆功率繼電保護和過壓、欠頻、頻率預調故障報警。除此在相應報警項里可以修改限制參數值。故在主體上采用模塊化結構，部分功能子程序則盡量減少子程序的調用和中間結果的存放，采用直接操作輸入輸出板的方法，加快程序運行速度，提高效率。如果出現故障及時顯示信號并發(fā)出相應的聲光報警信號，對超限數據可以存儲，方便管理人員分析處理，通過外接打印機可以對存儲數據進行打印。 數據塊的在線監(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，輸入數據字 (DW)編號，若編程員只編制一個數據塊提供用戶現場監(jiān)視與修改，則按 ENT 鍵，否則應輸入需要顯示的數據字所在的數據塊編號。液晶顯示如下圖所示。如調整脈沖的寬度：對于液壓調速器來說，新建船舶大約可調整在 ~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；當山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 21 船舶陳舊時，調速器脈沖寬度可能要整定在 1~5s；某些保養(yǎng)不當的船舶應調整在 5~20s，調速器才會起作用。若滿足，則允許其啟動，否則，應先起動另一臺備用發(fā)電機，使之并網，儲備功率達到要求，則允許其起動，若達不到要求則禁止重載起動信號。電站供電質量由并聯運行的機組頻率的恒定和有功功率成比例分配所決定。船舶電站系統由于負載經常變化，特別是在大功率的起動和停止時 ,將引起運行機組的轉速的變化，從而引起電網頻率的變化。要根據主開關合閘時間來確定設定的提前時間，可用核定超前時間法。 (2)檢測電網與待并發(fā)電機的電壓頻率差，并根據頻差對待并機頻率發(fā)出調節(jié)信號，使兩者之間頻率差減 小，當其與電網頻率接近設定要求時，就可滿足合閘條件。在自動起動過程中，還必須對機組是否成功起動進行 檢測，若不是三次起動，在一定時間間隔后，重新起動；若機組起動三次仍不成功，則向上位機報告，聯系另一臺 PLC，起動其相應的機組。上位的工業(yè)控制機可以實現控制、顯示、記錄和打印的功能。另外，本系統還具有如下優(yōu)點： (1)改善了系統的運行可靠性，單元故障只影響局部，而且具有自診斷、報警功能； (2)構成靈活，擴展方便。 集散式電站 集散式管理系統 [3]由 PLC 控制機組，然后再把信息與工業(yè) PC 機共享，它們共同來完成電站運行的自動控制和自動管理。自動分級卸載：確保重要設備連續(xù)供電，在過載的情況時將非重要負載自動切斷。關鍵的準備工作是發(fā)電 柴油機的預熱和預潤滑。 山東交通學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 2 船舶電站自動化管理系統 船舶電站自動化管理系統的總體構成 船舶電站的自動化管理系統一般由電站自動控制、監(jiān)測報警和安全系統組成： (1)控制系統：能實現發(fā)電機組的自動起動、并車和解列，還可以實現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的故障。PLC 船舶電站控制系統便于系統參數的在線監(jiān)視與在線修改。 本課題背景及選題意義 隨著新航運要求的出現，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行收集，對收集信號進行處理和計算，并把計算結果輸出到生產過程的執(zhí)行機構去。 PLC 這種專用的工業(yè)控制機，它的組成與計算機基本相同，也是由硬件和軟件系統兩部分組成。 船舶電氣自動化領域展望，在計算機、通信、顯示和控制技術迅速發(fā)展且互相交叉滲透，還有人工智能和模糊技術的應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，可以構成雙重或多重冗余，對提高系統或者全船整體可靠性是有積極意義的。發(fā)電機組是把機械能轉化成電能的發(fā)電設備；配電裝置是接收船舶發(fā)電機組所產生的電能，并對所有電力負載進行配電的開關和控制設備的組合裝置，也是對電力系統進行測量、監(jiān)視、保護的控制裝置。 眾所周知， PLC 適用于多種場合中的檢測、監(jiān)控自動化。隨著微型計算機的發(fā)展和推廣應用，在 80 年代初期國外研制成功了微型計算機單 機控制系統，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，廣州遠洋公司 15000 噸上使用的丹麥 SEMCO 公司的 APM 電動自動化系統。這種集散式控制系統充分體現了分散控制和集中管理的優(yōu)點。 山東交通學院 畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計） 題目：基于 PLC 的船舶電站自動化 系統方案設計與實現 院 (系 )別 信息科學與電氣工程學院 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方案設計與實現”，是本人在導師劉洋的指導下開展研究工作所取得的成果。 關鍵詞 ： 船舶電站，自動控制系統， 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的定義、組成和特點 ............................................................. 3 船舶電站自動化的發(fā)展與展望 .................................................................................