【正文】 后允許其起動(dòng)。兩臺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)。當(dāng)系統(tǒng)檢測到電站儲備功率不夠時(shí)，就會產(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，只有起動(dòng)的邏輯條件滿足，才發(fā)出起動(dòng)指令。的電角度。2%、功率差小于177。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。若需監(jiān)視或修改相鄰的定時(shí)器，可按鍵盤中的上下箭頭即可，如需監(jiān)視或修改的定時(shí)器編號與當(dāng)前的定時(shí)器編號相差較遠(yuǎn)，則應(yīng)重新按TMR鍵操作。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。 安全保護(hù)系統(tǒng)為了保證船舶電力系統(tǒng)安全可靠的供電，需要在電力系統(tǒng)中設(shè)置安全檢測及保護(hù)功能[8]，避免不正常運(yùn)行或故障情況的發(fā)生。 逆功率保護(hù)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，若其中一臺發(fā)電機(jī)組因調(diào)速器故障使燃油供油中斷，或調(diào)頻調(diào)載功能發(fā)生故障，會造成發(fā)電機(jī)組的逆功率運(yùn)行，該同步發(fā)電機(jī)組并不是發(fā)出有功功率，而是從電網(wǎng)吸收功率。這些不正常運(yùn)行或故障發(fā)生以后，往往會造成重要設(shè)備損壞或供電中斷，從而帶來極大的損失。一個(gè)是定時(shí)器的可靠性，另一個(gè)是報(bào)警信號的可靠性。從論文的選題、寫作修改、結(jié)構(gòu)的布局到最終的定稿，劉老師提出了很多中肯而寶貴的意見。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)行處理和分析。 系統(tǒng)調(diào)試在仿真的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)非常重要的一環(huán)，該環(huán)節(jié)能夠針對系統(tǒng)仿真中出現(xiàn)的問題對系統(tǒng)進(jìn)行完善和修改，從而逐步使本方案更能滿足現(xiàn)實(shí)需要。本系統(tǒng)設(shè)置頻率預(yù)調(diào)時(shí)間限為10秒。長時(shí)間過流會引起發(fā)電機(jī)組過熱、絕緣老化及損壞等，這對電站運(yùn)行的壽命影響很大?？蓪?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。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。 定時(shí)器典型顯示格式 Typical timer display format如該定時(shí)器未啟動(dòng)，則顯示0，如起動(dòng)則立即顯示設(shè)定時(shí)間值，然后按倒計(jì)時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，可看到時(shí)間數(shù)字按秒變化；左下部分顯示設(shè)定時(shí)間數(shù)據(jù)，右下部分顯示該定時(shí)器的文本信息。 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)。現(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)，再進(jìn)行調(diào)解。并車合閘流程圖如下： 并車合閘流程圖 And closing operation flow chart從上圖中可以看出，當(dāng)接到并車指令時(shí)，系統(tǒng)分別先檢測電網(wǎng)和待并機(jī)電壓差、頻率差和相角差，而實(shí)際操作電站要按船舶電站的規(guī)范要求設(shè)定。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。電站系統(tǒng)各下位機(jī)的監(jiān)測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，并存儲在存儲器中，必要時(shí)可以被其它系統(tǒng)調(diào)用。(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。設(shè)計(jì)電站以兩臺發(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)場儀表相連接，與上位PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接。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。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正在經(jīng)歷著從集中型計(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、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)。當(dāng)起動(dòng)某些大容量負(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站穩(wěn)定運(yùn)行的能力。目前我國船舶電站自動(dòng)化裝置的研制和生產(chǎn)水平相對較低，船用電站管理系統(tǒng)國產(chǎn)化率很低，大約有90%來自國外，而國外采用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。除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明，本人完全意識到本聲明的法律后果，尊重知識產(chǎn)權(quán)，并愿為此承擔(dān)一切法律責(zé)任。到70年代中后期，人們在單元自動(dòng)化裝置的基礎(chǔ)上，把它們系統(tǒng)地組合成成套電站自動(dòng)化設(shè)備，系統(tǒng)可在集控室進(jìn)行集中控制，如“里言斯頓”號船上的SEPA電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)，日本“星光”號船上電站自動(dòng)化系統(tǒng)。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。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用數(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)境惡劣的工作場合中解放出來。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。在PLC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自整定PID算法控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)執(zhí)行，負(fù)荷分配及時(shí)均衡。自動(dòng)化管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下圖： 自動(dòng)化系統(tǒng)的組成 Composition of automation system 船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要功能自動(dòng)化電站管理的主要內(nèi)容包括[2]：(1)發(fā)電機(jī)組起動(dòng)前的準(zhǔn)備工作:中國船級社對自動(dòng)化船舶的有關(guān)規(guī)定是船舶電網(wǎng)失電應(yīng)在45s(國外有些是30s)內(nèi)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。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)。測量控制單元原理框圖如圖下所示： 測量控制單元原理圖 The principle diagram of the measurement control unit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)反映控制對象的狀態(tài)，發(fā)出必要的調(diào)節(jié)指令，以滿足控制要求。為此并車必須滿足的下列條件：(1)檢測電網(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。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)。恒頻和成比例分功流程控制圖如下： 恒頻和成比例分功控制流程圖 Constant frequency and proportional to the work and control flow chart 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。 定時(shí)器的在線監(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TMR鍵，輸入定時(shí)器編號，按ENT鍵。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)是否正常。(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。根據(jù)船舶規(guī)范規(guī)定:“當(dāng)電壓降低至額定電壓的70％35％時(shí)，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求的延時(shí)后動(dòng)作”。本系統(tǒng)整定欠頻報(bào)警限值為46Hz。 自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)[10]功能的實(shí)現(xiàn)：人為的設(shè)置機(jī)組故障，觀察自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)是否發(fā)出一系列的聲光報(bào)警信號，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行記錄、打印，對超限參數(shù)進(jìn)行記錄。本文設(shè)計(jì)了一兩臺發(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。在此，謹(jǐn)向劉洋老師致以誠摯的感謝！最后，感謝所有在畢業(yè)論文寫作中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)。環(huán)境適應(yīng)性測試也是必不可少的一個(gè)重要測試。將系統(tǒng)上電，把各個(gè)模擬報(bào)警器和開關(guān)、按鈕準(zhǔn)確無誤的與PLC的I/O相連接。同時(shí)發(fā)出報(bào)警指示。 欠壓保護(hù)當(dāng)調(diào)壓器失靈或電網(wǎng)中發(fā)生持續(xù)性短路故障等原因，都將出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象。監(jiān)測軟件框圖如下所示： 數(shù)據(jù)庫模塊圖 Database module figure整個(gè)監(jiān)測軟件以數(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)立對部分程序模塊替換、修改，而不會影響其它模塊。右上部分顯示數(shù)據(jù)塊編號DBxy；左上部分顯示該數(shù)據(jù)字的當(dāng)前內(nèi)容；左下部分顯示數(shù)據(jù)字設(shè)定內(nèi)容；右下部分顯示該數(shù)據(jù)字的文本信息。對發(fā)電機(jī)的過載、過流、失壓、超速、逆功率保護(hù)的各項(xiàng)整定值，其中各項(xiàng)動(dòng)作整定值可以允許用戶調(diào)整，而從運(yùn)行安全方面考慮時(shí)，通常在安裝調(diào)試時(shí)設(shè)定，一般不允許用戶修改。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。合閘時(shí)間越短則越有利于同步操作，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。同時(shí)，發(fā)出“起動(dòng)失敗”的聲光報(bào)警。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。(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)組逐臺退出電網(wǎng)，然后停車。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)。作為船舶上重要的裝備，船舶電站有著極其重要的作用；除了為船舶提供日常用電之外，還關(guān)系著船舶日常工作的順利進(jìn)行。PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)、輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備及外部設(shè)備三部分組成。(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。S7200 PLC具有豐富