【正文】 懇請(qǐng)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(mén)：廈門(mén)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(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的PLC梯形圖如下圖所示：37。在此，謹(jǐn)向劉洋老師致以誠(chéng)摯的感謝！最后，感謝所有在畢業(yè)論文寫(xiě)作中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)。正是劉洋老師的辛勤栽培、才有了我論文的順利完成。正是由于你們，我才能在專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿(mǎn)天下！這篇論文是在我的指導(dǎo)老師劉洋點(diǎn)撥下完成的。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。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(guò)工業(yè)電腦也能實(shí)施控制動(dòng)作。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(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)通信。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)。由于長(zhǎng)時(shí)間的顛簸或者是受到各種腐蝕，系統(tǒng)線(xiàn)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(xiàn)路和各個(gè)器件的可靠性，確保系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的工作。環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試也是必不可少的一個(gè)重要測(cè)試。本系統(tǒng)用到多種定時(shí)器，要確保該定時(shí)器能夠在時(shí)間上準(zhǔn)確無(wú)誤的發(fā)出信號(hào)指令。可靠性測(cè)試主要測(cè)試系統(tǒng)的可靠性。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。系統(tǒng)仿真的結(jié)果說(shuō)明本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。 自動(dòng)檢測(cè)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(guān)察自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是否發(fā)出一系列的聲光報(bào)警信號(hào)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄、打印，對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行記錄?？刂葡到y(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)運(yùn)行后，打開(kāi)主控模塊的電源主開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行起動(dòng)，并車(chē)等一系列的控制操作。按照電機(jī)員使用此系統(tǒng)的步驟進(jìn)行模擬測(cè)試，檢驗(yàn)此系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)，并車(chē)運(yùn)行，調(diào)頻調(diào)載，重載詢(xún)問(wèn)，自動(dòng)解列和自動(dòng)停車(chē)，自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警，安全保護(hù)動(dòng)作的產(chǎn)生等等問(wèn)題，通過(guò)一次次的查錯(cuò)、修改，最終完成了的目標(biāo)。將系統(tǒng)上電，把各個(gè)模擬報(bào)警器和開(kāi)關(guān)、按鈕準(zhǔn)確無(wú)誤的與PLC的I/O相連接。因此，在所設(shè)計(jì)成果投入使用之前，對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行仿真與調(diào)試是非常必要的。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(guò)載、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)頻、欠頻和逆功率故障等。若出現(xiàn)以上報(bào)警，則通過(guò)報(bào)警復(fù)位開(kāi)關(guān)復(fù)位后，程序重新運(yùn)行，完成相應(yīng)的功能操作。頻率預(yù)調(diào)應(yīng)在一定的調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)完成，否則視為預(yù)調(diào)故障。本系統(tǒng)整定欠頻報(bào)警限值為46Hz。本系統(tǒng)整定過(guò)壓報(bào)警限值為10％。 故障報(bào)警的設(shè)置除了啟動(dòng)失敗、并車(chē)失敗和電站逆功率報(bào)警外，電站自動(dòng)化系統(tǒng)還要設(shè)置過(guò)壓、欠頻和頻率預(yù)調(diào)故障報(bào)警。同時(shí)發(fā)出報(bào)警指示。發(fā)電機(jī)組在逆功情況下運(yùn)行對(duì)原動(dòng)機(jī)是不利的，也會(huì)造成另一臺(tái)機(jī)組因過(guò)載而跳閘，引起全船供電中斷。本系統(tǒng)取125％為保護(hù)動(dòng)作限值，延時(shí)確認(rèn)時(shí)間為20秒。所以應(yīng)設(shè)置保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)電流參數(shù)越限時(shí)，延時(shí)確認(rèn)后主開(kāi)關(guān)跳閘。 過(guò)流保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載過(guò)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(guò)流。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”。但在某些情況下，如電網(wǎng)突加負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓可能下降很大，這時(shí)應(yīng)視為正常，欠壓保護(hù)不該動(dòng)作。所以一旦出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，立即采取保護(hù)措施。 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。在本系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)及保護(hù)程序中，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生參數(shù)越限，立即執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作并給出報(bào)警指示。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。通過(guò)與上位機(jī)連接的鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，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(xiàn)修改以滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)新的要求。(5)數(shù)據(jù)報(bào)表界面：一個(gè)可以反應(yīng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。(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。(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(kāi)關(guān)的分、合閘情況，和有各種重要參數(shù)的顯示。監(jiān)控界面[7]包括：(1)主監(jiān)控界面：用來(lái)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)。監(jiān)測(cè)軟件框圖如下所示： 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊圖 Database module figure整個(gè)監(jiān)測(cè)軟件以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，各個(gè)功能模塊圍繞數(shù)據(jù)庫(kù)，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。程序框圖如下所示： 控制結(jié)構(gòu)框圖 Control structure block diagram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)機(jī)組并車(chē)等特定功能，對(duì)計(jì)算速度要求嚴(yán)格。 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(guò)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。監(jiān)控系統(tǒng)可以顯示測(cè)量值、設(shè)定值、趨勢(shì)曲線(xiàn)、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(chē)界面、故障報(bào)警界面、數(shù)據(jù)報(bào)表界面，流程圖畫(huà)面。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下: 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 System structure diagram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(guò)連線(xiàn)把彼此之間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。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。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)定的范圍內(nèi)，從而完成遠(yuǎn)程監(jiān)控任務(wù)。上圖為數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)的監(jiān)視與修改操作流程。右上部分顯示數(shù)據(jù)塊編號(hào)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。計(jì)數(shù)器的有關(guān)操作與此類(lèi)似，在此不做具體說(shuō)明。 定時(shí)器的操作流程 The operation of the timer process如果修改時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)該定時(shí)器尚未啟動(dòng)，則該定時(shí)器一旦啟動(dòng)則按新的給定時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，如果修改時(shí)，該定時(shí)器已啟動(dòng)正在計(jì)時(shí)，則這次定時(shí)器仍按老的給定時(shí)間計(jì)時(shí)，該定時(shí)器下次啟動(dòng)時(shí)將啟動(dòng)新的給定時(shí)間。(2)在線(xiàn)修改首先進(jìn)入在線(xiàn)監(jiān)視顯示方式，如需修改定時(shí)器的給定時(shí)間，可通過(guò)操作鍵盤(pán)上的數(shù)字鍵，按下新的給定時(shí)間數(shù)值，再按ENT鍵。右上部分顯示定時(shí)器編號(hào)；左上部分顯示定時(shí)器當(dāng)前值。 定時(shí)器的在線(xiàn)監(jiān)視與在線(xiàn)修改(1)在線(xiàn)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(hào)，按ENT鍵。其典型顯示如圖： OP393液晶顯示屏 OP393Liquid crystal displayOP393的操作鍵盤(pán)如下圖所示： OP393鍵盤(pán) OP393Keyboard OP393的連接與登錄將OP393的接插連接器插進(jìn)S5115U的編程口連接器，OP393液晶顯示屏顯示如下：OP393上電一會(huì)后，顯示初始狀態(tài)信息然后按下鑰匙鍵，輸入5位數(shù)字密碼，再按ENT鍵。在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)視與修改[5]是通過(guò)PMA52自動(dòng)電力管理系統(tǒng)中的便攜式用戶(hù)操作器OP393實(shí)現(xiàn)的。對(duì)發(fā)電機(jī)的過(guò)載、過(guò)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(hù)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(hù)修改。 電力管理系統(tǒng)參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)視與在線(xiàn)修改為適合不同類(lèi)型的柴油發(fā)電機(jī)組，及隨著機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)問(wèn)加大而致機(jī)組性能的變化，系統(tǒng)參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)視以及機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行工況的變化隨時(shí)做出相應(yīng)的修改是必要的。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%額定功率時(shí)，主開(kāi)關(guān)脫開(kāi)，緊接著發(fā)出停機(jī)指令。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。其流程圖如下： 重載詢(xún)問(wèn)流程圖 Overloading about flow chart重載詢(xún)問(wèn)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。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(xún)問(wèn)模塊及流程圖重載詢(xún)問(wèn)：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(guò)運(yùn)行機(jī)組的最大負(fù)荷率。當(dāng)偏差值的絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，若偏差值小于零時(shí)，開(kāi)大柴油機(jī)油門(mén)，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(mén)，使柴油機(jī)減速。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。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(mén)的大小進(jìn)行