【正文】 的A值由系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度決定，一般按并小于177。頻載調(diào)節(jié)器的控制信號是頻率差與功率差的合成信號，經(jīng)放大、判別后控制伺服電機，來調(diào)節(jié)發(fā)電機油門來調(diào)整轉(zhuǎn)速。發(fā)電柴油機本身具有調(diào)速器，可以保證轉(zhuǎn)速處于規(guī)范之內(nèi)。當(dāng)接受到“解列”指令時，能自動控制負荷轉(zhuǎn)移，待其負荷接近5%額定功率后，使其主開關(guān)跳閘脫網(wǎng)。在待并機頻率大于電網(wǎng)的頻率的情況下，Δt值是不斷的在減小的，所以測得Δt值小于計算出的Δt值時發(fā)出合閘脈沖。用恒定超前時間法[4]發(fā)出合閘指令，先把電網(wǎng)和待并機的正弦電壓通過波形變化變?yōu)橥l方波，然后對電網(wǎng)電壓和待并機的電壓檢測計算，來得到合閘指令提前時間。合閘時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)的運算周期就是PLC的掃描周期。主開關(guān)接到指令后，從開始動作到主觸頭閉合要經(jīng)過一定的時間，考慮的這個問題，合閘指令應(yīng)該提前發(fā)出。；相位差為15176。規(guī)范要求的并車條件：電壓差整定范圍為177。(3)當(dāng)相位差、電壓差和頻率差在系統(tǒng)設(shè)定范圍內(nèi)時，提前發(fā)出合閘指令，實現(xiàn)自動準(zhǔn)同步并聯(lián)運行。為此并車必須滿足的下列條件：(1)檢測電網(wǎng)與待并發(fā)電機的電壓差、頻率差和相位差，當(dāng)不符合并聯(lián)運行要求時，繼續(xù)巡回檢測。 并車運行模塊及流程圖投入電網(wǎng)并聯(lián)運行的發(fā)電機，不能與電網(wǎng)立即接通，否則將導(dǎo)致并車失敗，嚴(yán)重時會導(dǎo)致全船失電，機組也會受到電磁的和機械的有害沖擊。機組起動成功后，在一定時間未建立電壓，則停機和發(fā)出聲光報警。同時，發(fā)出“起動失敗”的聲光報警。當(dāng)檢測到機、電故障時，根據(jù)故障的級別進行處理，若是嚴(yán)重故障，先停故障機，在起動備用機；若是較嚴(yán)重故障，先起動備用機組，并網(wǎng)后解列故障機。對自動化系統(tǒng)的電站就會自動發(fā)出起動指令。系統(tǒng)主程序的工作原理：自動巡回檢測電站的主要參數(shù)和工作狀態(tài)，針對不同的參數(shù)和狀態(tài)做出邏輯分析和綜合計算，判斷當(dāng)前需要完成哪些工作，從而決定調(diào)用哪一個功能子程序來完成該工作，被調(diào)用的功能子程序一旦執(zhí)行完畢，又返回主程序中繼續(xù)巡回檢測，整個系統(tǒng)就如此反復(fù)地運行。3 集散式船舶電站管理系統(tǒng)的功能流程本文首先把集散式船舶電站管理系統(tǒng)的功能劃分為不同的模塊，并把它們作為子程序，設(shè)計實現(xiàn)這些子程序的流程圖，然后，主程序?qū)⑦@些子程序有機結(jié)合，來完成對電站的自動化管理。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。(4)PLC測控單元的控制信號(模擬量和開關(guān)量)柴油機組升速和減速脈沖、柴油機組起動和停機、發(fā)電機并網(wǎng)合閘和脫網(wǎng)。(2)關(guān)于發(fā)電機的信號發(fā)電機端電壓、電流、頻率、有功功率、發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓的相位差和發(fā)電機繞組溫度。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)擴展十分方便?？傮w框圖如下圖所示： 電站管理系統(tǒng)的總體功能框圖 Plant overall management system functional block diagram集散式船舶電站管理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是以數(shù)據(jù)通信為紐帶，完成過程的分散控制、監(jiān)控和信息集中管理等一系列工作。本文所設(shè)計的集散式電站管理系統(tǒng)將各臺發(fā)電機組的控制功能分散化。在上位機上可以修改系統(tǒng)某些設(shè)置參數(shù)，并能以指令的形式傳遞到下位機中，來對電站運行過程進行控制。工業(yè)PC控制機置于集控中，作為操作系統(tǒng)的操作管理裝置。此外，系統(tǒng)的通訊接口可以與個人電腦相連，在電腦顯示屏用文字和圖形來顯示各種參數(shù)及相關(guān)機組、主開關(guān)等電器狀態(tài)。(11)運行系統(tǒng)給定參數(shù)的監(jiān)視與修改：系統(tǒng)支持參數(shù)的監(jiān)視與在線修改，PLC技術(shù)可將設(shè)計編制的程序及各種參數(shù)存放在隨機存儲器RAM中，方便在線修改。(10)運行狀態(tài)顯示及故障監(jiān)視：現(xiàn)代電子觸摸屏通過編程可以在屏幕上以畫出主配電板、發(fā)電機組、主開關(guān)等電器元件的狀況，除此之外也有開關(guān)、按鈕等指令開關(guān)。(8)機組自動、故障狀態(tài)下解列、停機控制：輕載或故障需要停機時，并網(wǎng)運行機組先自動轉(zhuǎn)移負載，再按順序使運行機組逐臺退出電網(wǎng)，然后停車。(7)機組故障的自動處理與報警及負載自動分級：系統(tǒng)設(shè)有故障處理模式與對應(yīng)的故障相匹配。(6)重載詢問：大功率負荷起動大，管理系統(tǒng)將判斷電網(wǎng)負荷與起動的大功率負荷是否超過運行機組的最大允許負荷率。(4)并聯(lián)運行中的功率分配與頻率調(diào)整：兩臺機組并聯(lián)運行供電時，通過原動機調(diào)速器和自動調(diào)頻調(diào)載裝置配合工作，使電網(wǎng)維持在穩(wěn)定頻率，且使并聯(lián)運行機組按容量成比例的承擔(dān)負載。(2)發(fā)電機組的自動起動：當(dāng)電網(wǎng)負荷增加使運行機組重載時、運行機組發(fā)生機電故障和某機組起動失敗或不能合閘時，電站管理系統(tǒng)能自動地發(fā)出起動指令使備用機組迅速自動起動，在起動成功后建立壓力后投入電網(wǎng)供電。自動化管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下圖： 自動化系統(tǒng)的組成 Composition of automation system 船舶電站自動化管理系統(tǒng)主要功能自動化電站管理的主要內(nèi)容包括[2]：(1)發(fā)電機組起動前的準(zhǔn)備工作:中國船級社對自動化船舶的有關(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，所以自動化電站停車狀態(tài)下的備用機組應(yīng)事先做好準(zhǔn)備工作。(3)安全系統(tǒng)：自動化電站應(yīng)設(shè)安全系統(tǒng)。其次，系統(tǒng)會將監(jiān)測量實時與設(shè)定的限制值進行比較，若被測量超限，將發(fā)出相應(yīng)的聲光報警信號。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)的機組迅速起動(不超過45s)，自動準(zhǔn)同步投入電網(wǎng)運行；并網(wǎng)成功后，故障機組將負荷降低至不大于額定功率的10%時，自動脫離電網(wǎng)。(4)通過實際操作，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足之處，對不足之處進行改正。(2)在集散式系統(tǒng)下，設(shè)計實現(xiàn)了PLC控制的發(fā)電機組的自動起動、自動并車運行、自動頻率和負載調(diào)節(jié)，重載詢問、自動解列以及自動停車的流程。上位機的人機界面設(shè)計機各種界面，在設(shè)計的界面上可以顯示機組的狀態(tài)和各主要參數(shù)，輪機員通過各種界面能觀察和操作機組。 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排本文主要內(nèi)容是以兩臺發(fā)電機組的電站為例，采用PLC的工業(yè)控制技術(shù)和工業(yè)PC機，設(shè)計了基于PLC控制的船舶電站自動化的集散式管理系統(tǒng)。在PLC內(nèi)部實現(xiàn)自整定PID算法控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，驅(qū)動直流伺服電動機執(zhí)行，負荷分配及時均衡。由于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境、使用極為靈活，功能擴展方便。為解決船舶電站自動控制系統(tǒng)中的繼電器系統(tǒng)和電子電路控制系統(tǒng)的線路復(fù)雜、可靠性差、維修工作量大等缺點，給出了解決方案。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行。PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點：(1)更改控制邏輯只需修改軟件，無需對硬件做改動；(2)程序可以復(fù)制，批量生產(chǎn)容易；(3)電氣硬件設(shè)計大大簡化；(4)由于PLC除有繼電器功能外，尚有多種其他功能，可以實現(xiàn)繼電器無法實現(xiàn)的控制功能，實現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機構(gòu)簡化；(5)可靠性高；(6)具有擴展單元或擴展模塊，當(dāng)需要較多的I/O時可以方便的擴展。同時，PLC在船舶電站抗干擾方面也有其極大的優(yōu)越性。 PLC 在船舶電站自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢船舶電站控制有控制動作復(fù)雜、頻繁的特點，且有較多的接觸器作為執(zhí)行器。這種循環(huán)掃描的方式，不斷地對輸入和輸出變量進行收集、計算和輸出，使得變量滿足程序條件，并且相應(yīng)的輸出使執(zhí)行結(jié)構(gòu)動作。但是，在時間上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整個工作過程是以循環(huán)掃描的方式進行。用戶程序包括各類畫面的操作顯示程序，也有人機界面的有關(guān)軟件，用戶可以根據(jù)制造商提供的軟件使用說明進行操作站的系統(tǒng)畫面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序。PLC軟件由系統(tǒng)程序、和用戶程序兩大部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)由主機、輸入輸出擴展設(shè)備及外部設(shè)備三部分組成。它是微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制結(jié)合的產(chǎn)物?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充功能的原則而設(shè)計”。而這些技術(shù)的發(fā)展會使船舶工業(yè)向著智能綜合自動化、微機監(jiān)視、智能控制、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)、船岸信息直接交流、全船自動化領(lǐng)域延伸得更深。未來船舶電站的自動化系統(tǒng)會向著自動故障預(yù)測、自診斷的方向發(fā)展，上位機將會實現(xiàn)專家系統(tǒng)等智能連接。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。各子系統(tǒng)的功能由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，把數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)分散功能結(jié)合，但每個系統(tǒng)又是一個獨立的系統(tǒng)，在某系統(tǒng)局部受損時不影響其他系統(tǒng)獨立完成工作，采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計及不間斷后備電源，增強系統(tǒng)控制能力。使用雙層網(wǎng)絡(luò)，第一層網(wǎng)絡(luò)采集與傳送數(shù)據(jù)，第二層網(wǎng)絡(luò)是控制網(wǎng)。(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。船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢：(1)系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化，組態(tài)靈活；上位控制機所有功能可通過屏幕軟件按鈕來完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，上位機用于集中監(jiān)視管理功能，下位機分散到現(xiàn)場進行分布式控制。 船舶電站自動化的發(fā)展與展望隨著船舶自動化程度的不斷提高，電站自動化由局部控制發(fā)展到了綜合控制，由就地的控制發(fā)展到集中的控制。船舶電站的主要特點是容量相對較小。船