【正文】 數(shù)和向控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。監(jiān)控界面[7]包括：(1)主監(jiān)控界面：用來監(jiān)控每臺機(jī)組并顯示機(jī)組和電網(wǎng)的各項參數(shù)?？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，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。(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)故障報警界面：設(shè)置各項報警指示燈，在故障時，指示燈由綠變紅。除此在相應(yīng)報警項里可以修改限制參數(shù)值。(5)數(shù)據(jù)報表界面：一個可以反應(yīng)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄?？蓪?shí)時報表和歷史報表進(jìn)行打印，方便了管理人員的統(tǒng)計分析。通過與上位機(jī)連接的鼠標(biāo)和鍵盤，可以查看各個界面，也可以在這些界面上實(shí)行操作，讀數(shù)據(jù)在線修改以滿足對系統(tǒng)新的要求。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。上位機(jī)的這些界面使得整個電站系統(tǒng)處于管理人員的實(shí)時監(jiān)管之下，也使得管理人員的工作更加便捷。 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。在本系統(tǒng)的安全監(jiān)測及保護(hù)程序中，對各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)生參數(shù)越限，立即執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動作并給出報警指示。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。 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。發(fā)電機(jī)組在欠壓情況下運(yùn)行將引起電機(jī)的電流增加、電動機(jī)轉(zhuǎn)矩下降、發(fā)電機(jī)過熱、絕緣損壞，這對發(fā)電機(jī)組本身和異步電動機(jī)的運(yùn)行等都是不利的。所以一旦出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，立即采取保護(hù)措施。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。但在某些情況下，如電網(wǎng)突加負(fù)載時，發(fā)電機(jī)電壓可能下降很大，這時應(yīng)視為正常，欠壓保護(hù)不該動作。程序中通過適當(dāng)整定欠壓限值和主開關(guān)動作時限來回避欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)的誤動作。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，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求的延時后動作”。本系統(tǒng)取70％為動作保護(hù)限值，欠壓延時確認(rèn)時間為4秒。 過流保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載過大或并聯(lián)機(jī)組間負(fù)荷分配很不均勻等原因，可造成發(fā)電機(jī)過流。長時間過流會引起發(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。所以應(yīng)設(shè)置保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)電流參數(shù)越限時，延時確認(rèn)后主開關(guān)跳閘。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)?；建議整定在發(fā)電機(jī)額定電流的125％135％，延時1530秒斷路器分?jǐn)唷?。本系統(tǒng)取125％為保護(hù)動作限值，延時確認(rèn)時間為20秒。 逆功率保護(hù)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時，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。發(fā)電機(jī)組在逆功情況下運(yùn)行對原動機(jī)是不利的，也會造成另一臺機(jī)組因過載而跳閘，引起全船供電中斷。逆功超過限值，延時確認(rèn)后將逆功機(jī)組切除。同時發(fā)出報警指示。本系統(tǒng)整定逆功限值為10％，延時確認(rèn)時間為5秒。 故障報警的設(shè)置除了啟動失敗、并車失敗和電站逆功率報警外，電站自動化系統(tǒng)還要設(shè)置過壓、欠頻和頻率預(yù)調(diào)故障報警。(1)過壓當(dāng)電網(wǎng)電壓過高時，給出過壓報警指示。本系統(tǒng)整定過壓報警限值為10％。(2)欠頻當(dāng)電網(wǎng)頻率過低時，給出欠頻報警指示。本系統(tǒng)整定欠頻報警限值為46Hz。(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)。頻率預(yù)調(diào)應(yīng)在一定的調(diào)節(jié)時間內(nèi)完成，否則視為預(yù)調(diào)故障。本系統(tǒng)設(shè)置頻率預(yù)調(diào)時間限為10秒。若出現(xiàn)以上報警，則通過報警復(fù)位開關(guān)復(fù)位后，程序重新運(yùn)行，完成相應(yīng)的功能操作。4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測試為了對所設(shè)計硬件結(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]。船舶電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行和故障情況，主要有過載、短路、過壓、欠壓、過頻、欠頻和逆功率故障等。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。因此，在所設(shè)計成果投入使用之前，對本系統(tǒng)進(jìn)行仿真與調(diào)試是非常必要的。 系統(tǒng)仿真將PLC與計算機(jī)相連，打開系統(tǒng)軟件，新建一個項目，并建立連接，確保數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。將系統(tǒng)上電，把各個模擬報警器和開關(guān)、按鈕準(zhǔn)確無誤的與PLC的I/O相連接。 系統(tǒng)的仿真界面 The simulation interface of the system軟件新建項目的初始界面如圖所示，將程序語句準(zhǔn)確無誤的輸入到該項目中，進(jìn)行錯誤檢測后運(yùn)行。按照電機(jī)員使用此系統(tǒng)的步驟進(jìn)行模擬測試，檢驗此系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的自動起動，并車運(yùn)行，調(diào)頻調(diào)載，重載詢問，自動解列和自動停車，自動檢測報警，安全保護(hù)動作的產(chǎn)生等等問題，通過一次次的查錯、修改，最終完成了的目標(biāo)。初步完成了基于PLC的船舶電站及其自動化系統(tǒng)的各種功能?？刂葡到y(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)運(yùn)行后，打開主控模塊的電源主開關(guān)，系統(tǒng)可自動進(jìn)行起動，并車等一系列的控制操作。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)可自動地使處于備用狀態(tài)的機(jī)組迅速起動(不超過45s)，自動準(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，自動脫離電網(wǎng)。 自動檢測報警系統(tǒng)[10]功能的實(shí)現(xiàn)：人為的設(shè)置機(jī)組故障，觀察自動檢測報警系統(tǒng)是否發(fā)出一系列的聲光報警信號，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。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)仿真的結(jié)果說明本設(shè)計基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的目標(biāo)，滿足設(shè)計的要求。 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。系統(tǒng)調(diào)試基本包括系統(tǒng)功能調(diào)試、可靠性調(diào)試和環(huán)境適應(yīng)性調(diào)試。功能測試主要測試系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)設(shè)計功能，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?？煽啃詼y試主要測試系統(tǒng)的可靠性。一個是定時器的可靠性，另一個是報警信號的可靠性。本系統(tǒng)用到多種定時器，要確保該定時器能夠在時間上準(zhǔn)確無誤的發(fā)出信號指令。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。環(huán)境適應(yīng)性測試也是必不可少的一個重要測試。船舶在海上航行時，會受到各種惡劣環(huán)境的考驗，必須確保該系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的工作。由于長時間的顛簸或者是受到各種腐蝕，系統(tǒng)線路容易發(fā)生老化產(chǎn)生短路或斷路，該系統(tǒng)必須要能夠保證線路和各個器件的可靠性，確保系統(tǒng)能夠長時間穩(wěn)定的工作?？? 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。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，其中某控制模塊出現(xiàn)問題不會影響其他控制模塊。本文設(shè)計了一兩臺發(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。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。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，報警和相應(yīng)的處理，通過工業(yè)電腦也能實(shí)施控制動作。機(jī)組運(yùn)行時自動記錄數(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。致 謝大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，交通學(xué)院的學(xué)習(xí)生活將成為我人生中一段重要旅程?；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。正是由于你們，我才能在專業(yè)知識方面取得顯著的進(jìn)步，在此向你們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！這篇論文是在我的指導(dǎo)老師劉洋點(diǎn)撥下完成的。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。正是劉洋老師的辛勤栽培、才有了我論文的順利完成。尤其是在我遇到困難時，幫我開拓思路，指點(diǎn)迷津，使我從中獲益非淺。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)。限于自身專業(yè)水平和能力的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯誤。懇請閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，多予指正，不勝感激！參考文獻(xiàn)[1] [M] .武漢：海軍工程大學(xué)，1992.[2] [C] .廈門：廈門大學(xué)，2007.[3] 劉光起、[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[4] [C].大連：大連海事大學(xué)，2003.[5] [J].北京：電子工業(yè)出版社，2007.[6] 黃倫坤、[J].北京：人民交通出版社，1998.[7] Simens Simatic S7200PLC System[C].2005.[8] 翁華平、陳三定、[M].廣船科技，2008.[9] [M].大連：大連海事大學(xué)，2009.[10] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.附 錄基于PLC的船舶電站及其自動化系統(tǒng)方案設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的PLC梯形圖如下圖所示：37