【正文】 ......... 5 PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀 .................................................................................................................... 5 PLC 在船舶電站自動化》控系統(tǒng)中的應(yīng)用前錄 ........................................................................... 5 三菱 FX2N 的特點 .....................................................................................................................6 描 .................................................................... ................... 8 第 2韋船舶電站自 .動化系統(tǒng)的總體設(shè)計 ..................................... 10 電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計方案 ............................................................. 10 ....................................... ...................................... 11 上位機(jī)的選擇 .........................................................13 自動化電站實現(xiàn)功能 ....................................................14 小結(jié) ...............................................................15 第 3章電站自動化系統(tǒng)的工作分析 .......................................... 16 機(jī)組的自動準(zhǔn)同步并車 ..................................................16 并車種類 ......................................................... 16 準(zhǔn)同步并車條件 ..................................................... 17 自動準(zhǔn)同步并車裝置 .................................................. 17 電壓及無功功率自動調(diào)整 ................................................18 頻率及有功功率自動調(diào)整 ................................................19 其它監(jiān)控功能的實現(xiàn)策略 ................................................20 發(fā)電機(jī)組的自動起動 .................................................. 20 單機(jī)運(yùn)行腔控 ....................................................... 20 *齜詢銬 ...............................................................................................................................20 系統(tǒng)抗干擾能力問題 ....................................................20 糊 ................................................................ 21 第 4章電站自動化系統(tǒng)的 PLC設(shè)計 .......................................... 22 PLC 編程語言 ............................................................................ 22 PLC監(jiān)控系統(tǒng)稈序總體框架 ......... ?，F(xiàn)今全球經(jīng)濟(jì)一體化 ， 船舶承擔(dān)著 大部分上的國際貿(mào)易貨物運(yùn)輸量，適應(yīng)新的航運(yùn)要求的船舶不斷出現(xiàn)。 2020年，造船 產(chǎn)量達(dá)到 880 萬載重噸，占世界造船總額的 14%，連續(xù) 10 列世界第三位 2020年， 船舶制造產(chǎn)量占全世界的 23%。到 2020 年，中國或?qū)⒊烧憬I(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 為造船強(qiáng)國，擁有世界上最先進(jìn)的造船技術(shù)。本 系統(tǒng)采用的原動機(jī)是柴油機(jī) ， 因此船上產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)也叫柴油發(fā)電機(jī)組 .其他 圖 浙江 T業(yè)大學(xué)碩 t學(xué)位論文 2 的原動機(jī)還包括燃?xì)廨啓C(jī)或者汽輪機(jī)。汽輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)可以 供給整所船的電氣設(shè)備，容量在 500 千瓦到 2500 千瓦之間。 本系統(tǒng)采用的就是 3臺發(fā)電機(jī)，電網(wǎng)電壓為 380V,頻率為 50Hz。 配電板給船上的舵機(jī)、空調(diào)、 照明、信號等合理分配電力 ， 平時還配備 24V 的后備電源，以防電力系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠給一些應(yīng)急設(shè)備供電，比如照明。 (2) 應(yīng)急電站，當(dāng)主電站發(fā)生故陣時啟用，對船上重要的設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急供電 , 圖 浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 保陣船舶的安全行駛。例如需要弱 電供電的數(shù)據(jù)采集卡采集過來的信號 （ 電壓、 電流、頻率等 ）， 經(jīng)過信號處理板后成為控制器所認(rèn)識的數(shù)據(jù)，以供控制器監(jiān)控，有 助于船舶電站的可靠工作。這時 又沒有岸電供電，就需要有停泊電站對船上的一些必要設(shè)備供電。船舶電站在這種形式下，也大多采用計算機(jī)技術(shù)并廣泛應(yīng)用。 兩個母站之間相互通訊，且相互獨立，都可對設(shè)備進(jìn)行操作。所有的母站、子站都可通過特定的通信網(wǎng)絡(luò)連接 ， 相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信，實現(xiàn)分散控制和集中管理。保障船舶的行駛安全 ， 提高船舶航行的經(jīng)濟(jì)性。船舶機(jī)艙自動化是船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向，涉及的技術(shù)面很廣，比如計算機(jī)技術(shù)、 信號處理技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)，以及各類的傳感器、光纖等多門學(xué)科。最終實現(xiàn)控制 系統(tǒng)系列化、 模塊化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化 ， 向著船艙綜合自動化方向前進(jìn)。 隨著船舶行業(yè)的快速發(fā)展，船舶的大型化和高科技日趨顯著信息處理技術(shù)以及自 動浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 監(jiān)控技術(shù)的提高，促進(jìn)了船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的迅速發(fā)展。為了實現(xiàn)對船舶電力系統(tǒng)的有效管理和 監(jiān)控，一般在服務(wù)器上安裝工控組態(tài)軟件 ， 設(shè)計整所船舶的設(shè)備構(gòu)件，連通工控機(jī)與控制 器之間的網(wǎng)絡(luò)，除了現(xiàn)場操作外，其他的都可在監(jiān)測系統(tǒng)上監(jiān)控，包括發(fā) 電機(jī)組的運(yùn)行參 數(shù)、故陣報警，實現(xiàn)了對船舶電站的分散控制和集中管理。 上世紀(jì)末，計算機(jī)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，各個行業(yè)的發(fā)展都得到了質(zhì)的飛躍。 網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)是船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向 ,也是目前新造船舶所采用的主流監(jiān) 控系統(tǒng) ， 因此現(xiàn) 代船舶電站監(jiān)控技術(shù)的特點就是建立在計算機(jī)通信技術(shù)基礎(chǔ)之上的網(wǎng)絡(luò) 化，以及由此帶來的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化 . ? 國內(nèi)外船舶電站監(jiān)控技術(shù)的研究現(xiàn)狀 國外對船舶電站監(jiān)控技術(shù)的研究起步比較早 39。這些良好的設(shè)備條件為船舶電站自動化的研究鋪展了道路，推 進(jìn)了船舶電站的發(fā)展。這些系統(tǒng)中 都包括電站計算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)，也就是說在這些代表發(fā)展方向的系統(tǒng)中，電站都是由計算 機(jī)直接監(jiān)控。但是由于船舶電站的研究成本高，技術(shù)難度大，國內(nèi)的產(chǎn)品和世界主要造船國家 相 比，還存在著較大的差距。造成我國在該領(lǐng)域落后的主要原因是技術(shù)支持不浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 夠和研究工作浙江工 ilk大學(xué)碩士學(xué)位論文 跟不上 ， 因此，我國需加強(qiáng)船舶電站自動化監(jiān)控技術(shù)的研究。國內(nèi)也有 單位研 究 PLC,但是因各種原因沒有快速的發(fā)展起來。 曰本的 PLC 主要以小型為主，比如本系統(tǒng)采用的 FX 系列，但此系列的 PLC功能強(qiáng)大 , 且容易擴(kuò)展，有許多的擴(kuò)展模塊，比如 FX0N3A 輸入輸出模塊 ， 既有數(shù)字量輸入輸出也有 模擬量的輸入輸出，非常實用。 PLC 在國內(nèi)市場有著巨大的潛力 ， 國內(nèi)大多數(shù)的小型企業(yè)的生產(chǎn)過程依舊沒有 使用自 動化系統(tǒng)，比如機(jī)械行業(yè) ， 八成以上的設(shè)備還是采用接觸器或者繼電器進(jìn)行監(jiān)控。隨著企業(yè)間的競爭加劇， 小型企業(yè)為了獲得更大的效益，并且為了提高自身的競爭實力，就需要不斷地提升生產(chǎn)系 統(tǒng)的自動化。 PLC 可對機(jī)械工業(yè)的幵關(guān)量進(jìn)行監(jiān)控，機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展就為 PLC提供 了空間 ,反過來 PLC也提升了機(jī)械工業(yè)的自動化程度。 目前我國的工業(yè)生產(chǎn)水平還是落后于西方發(fā)達(dá)國家的 ,未來 PLC在自動化系統(tǒng)中的應(yīng) 用應(yīng)該有一個很大的發(fā)展空間?；? 于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)與基于單片機(jī)的船舶電站自 動化系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點 11浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 176。 PLC不能直接接收模擬信號，需要一塊信號處理板 ，把 采集到得模擬信號轉(zhuǎn)換成 PLC可以接收的標(biāo)準(zhǔn)信號 ,而單片機(jī)也同樣需要這樣的信號處理 板，但是海上的惡劣環(huán)境不同陸上，單片機(jī)的抗干擾問題一直得不到很好的解決，而 PLC 能夠直接應(yīng)用在惡劣的環(huán)境中。 軟件方面， PLC 有自診斷功能 ， 一旦程序系統(tǒng)或者硬件設(shè)備出現(xiàn)故障， CPU 能夠及時 采取有效措施，防止事態(tài)擴(kuò)大； PLC有監(jiān)視定時器，假設(shè)程序跑飛或者執(zhí)行時間過長，進(jìn) 9 入死循環(huán)，能夠報警。 PLC的通用性很強(qiáng) ， 供電電源也是采用通用性的開關(guān)電 源， DC24V,岸上已廣泛使用，全世界都可以買到 PLC 產(chǎn)品以及電源備件；微機(jī)系統(tǒng)是專 用產(chǎn)品 ， 需配備系統(tǒng)所需各種電子電路板 (信號處理板、微機(jī)主板、各種開關(guān)量、模擬量 的輸入、輸出板等 )即備件的成本費(fèi)用高。 PLC 的編程 方式簡單 易學(xué)，可以采用梯形模式結(jié)構(gòu)，工程技術(shù)人員不需要掌握高深的計算機(jī)技術(shù)就能夠編程。 PLC 接收外部的開關(guān)量或者是標(biāo)準(zhǔn)的模擬量 .轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后交給 CPU模塊處理 (包 括控制器、運(yùn)算器和存儲器 )， 數(shù)據(jù)處理好后輸出，控制繼電器之類的設(shè)備，完成控制過 程。 (1)體積小 FX2N 的長度為 150mm,寬度為 90mm,高度為 85mm,非常小巧，很適合在機(jī)電一體化產(chǎn) 品中使用。 (2)先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品以模塊化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化 ， 配備各種硬件裝置供用戶選用，根據(jù)需要可以組成 功能不同、規(guī)模不同的系統(tǒng)。 (3) 子系列豐富 比如 FX1S、 FX1N、 FX2N 系列 a其中 FX2N 的功能最強(qiáng)，可以用于要求很高的系統(tǒng)， 圖 FX2N側(cè)面 圖 FX2N正面 浙江丁 .業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 通 過子系統(tǒng)的不同組合可以得到不同的系統(tǒng) ， 避免功能浪費(fèi) ， 節(jié)約投資。各種配 S都 有很高的性價比，配置靈活，功能強(qiáng)大。 PLC 有形式多樣的數(shù)據(jù)存取單元 ，可 以顯示字符、監(jiān)控裝置等。它內(nèi)置恒定掃描時間、中斷程序、輸入輸出刷新 等功能。它擁有的安全機(jī)制非 常高，可以設(shè) *密碼，防止程序被誤操作或者被別人盜用。 1. 深入了解船舶電站整體結(jié)構(gòu) ,分析了國內(nèi)外船舶電站監(jiān)控技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨 勢。 因地理位置的特殊性 ， 造船業(yè)一直是舟山工業(yè)的重要支柱 ， 修造業(yè)發(fā)達(dá)，許多國內(nèi)外 浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 船只?？吭诒?風(fēng)港整修。 它處 于東海之濱，背靠經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長三角，與上海、寧波等大中城市隔海相望，是中國對外幵 放的主要海上門戶。這就是本文研究船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的重 大意義所在 ?浙江工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 第 2 章船舶電站自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計 隨著船舶自動化程度的不斷提高，電站自動化由局部的、就地的監(jiān)控，發(fā)展到綜合的、 集中的電站自動化 ? 電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計方案 本文根據(jù)船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能要求 [||】 ，構(gòu)造了有設(shè)備層、監(jiān)控 層和網(wǎng)絡(luò) 層的三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖 。 囝 利用 PLC和智能儀器采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備 ,PLC主要承擔(dān)發(fā)電機(jī)組的起動、 停止控制，調(diào)頻調(diào)壓，并聯(lián)運(yùn)行控制 ， 機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)以及大功率符合投入管理，機(jī)組故陣 處理等任務(wù)。 圖 中，三臺 PLC(FX2N)分別監(jiān)控各自的柴油發(fā)電機(jī)組，每臺 PLC的硬件連接和 程序設(shè)計相對于其他 PLC 是獨立的，它們各自通過各種轉(zhuǎn)換器、變送器等智能儀器儀表采 集數(shù)據(jù) ， 并獨立完成指令的運(yùn)行，運(yùn)算后的數(shù)據(jù)傳送到各自的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，由它們來控制設(shè) 備的運(yùn)行。 上位機(jī)又能夠集中管理所有的 PLC， 協(xié)調(diào)它們的工作 ^在上位機(jī)的監(jiān)控畫面中，能夠 觀察到機(jī)組的運(yùn)行情況，比如電網(wǎng)電壓、電流、頻率等參數(shù)，可以以報表的形式打印，還 有點擊按鈕可以控制設(shè)備起停，實現(xiàn)船舶電站的自動化管理 ?上位機(jī)要是應(yīng)用 WWW版