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..............................................................................................................................................................................................................134船舶电站管理系统的监控单元设计...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................175总结...........................................................................................................................................................19致谢..............................................................................................................................................................20参考文献:...................................................................................................................................................21摘要:本文以两台发电机组的船舶电站为例,在论述自动化电站功能和要求的基础上,设计了集散控制式系统。下位机以PLC做为主要控制装置,上位机用工业PC机作为管理装置。本文将电站的控制功能模块化,再设计出各模块的流程,然后将各模块有机的结合,以实现电站的综合自动控制。在这种点对点的控制系统中,下位机可以完成发电机组的起动、停机控制、调频调载及机、电故障处理等;上位机进行机组的并联运行、解列和重在询问等。同时,上位机的人机界面可以显示、记录机组的运行状态和主要参数。这种集散式控制系统充分体现了分散控制和集中管理的优点。关键词:船舶电站;自动控制系统;PLC;集散式控制系统。:..Abstract:,-to-pointcontrolsystem,plishthefunctionwhichincludingautomaticstartandstopthegenerator,thefrequencyandloadregulation,andtreatmentofmachineorelectricfault,,disengaging,andaskingoverload,-:ShipPowerStation;ontrolSystem;ontroller;DistributedControl.:..、输送、分配、使用电能的装置和用电网络的总称,它由用电设备、装配电装置、发电装置和电缆等组成。其中船舶电站是船舶所需的全部电能的来源,处于船舶电力系统的核心地位。、发电机和附属设备(组合成发电机组)及配电装置组成。发电机组是把机械能转化成电能的发电设备;配电装置是接收船舶发电机组所产生的电能,并对所有电力负载进行配电的开关和控制设备的组合装置,也是对电力系统进行测量、监视、保护的控制装置[i]。船舶电站的主要特点是容量相对较小。当起动某些大容量负载起动时,发电机转速下降,从而使发电频率和电压大幅波动,同时将冲击电网,使电网电压、频率大幅度下降,因此,要求发电机组要具有较大的承载能力和维持电站稳定运行的能力。、晶体管分立元件控制技术、集成数字电路、模拟电路控制技术、微处理机控制技术和PLC控制技术。目前我国船舶电站自动化装置的研制和生产水平相对较低,船用电站管理系统国产化率很低,大约有90%来自国外,而国外采用PLC控制技术研制的船舶电站自动化系统,功能完善,技术先进,但是技术垄断严重[ii]。随着计算机信息处理技术的发展,船舶电站自动化系统正朝着集散型控制系统(网络式或分布式控制系统)的方向发展[iii]。船舶自动化电站是集自动控制、报警和监测于一体化的监控系统,涉及到现代控制技术、通讯、信息处理、数字化信息技术、计算机网络等多学科和技术。这就需要研究控制技术、网络通讯技术等,船舶电站正以标准化、模块化、集成化、网络化等方式向船舶电站综合自动化这样高级阶段发展[iv]。目前我国的船电自动化系统还处于研究阶段,只有在局部的环节取得成果,尚不能投入全面使用,所以研究船舶电站自动化,早日实现国产化意义重大。(IEC)颁布的可编程控制器的标准及其定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计,它采用可编程序的储存器,用来在其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数等操作的命令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各钟类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩充功能的原则而设计”。可编程控制器(ontroller)简称PLC,是一种工业控制器件。它是微机技术和继电器常规控制结合的产物。PLC这种专用的工业控制机,它的组成与计算机基本相同,也是由硬件和软件系统两部分组成。PLC的组成方框图如下图所示::..输输中央处理器接触器线圈按钮入出信号灯行程开关接接程序储存器口口电动机传感器用户程序系统程序电磁阀触点电源编程器图1PLC组成方框图PLC的硬件系统由主机、输入输出扩展机及外部设备三部分组成。主机由中央控制单元、存储器、输入输出单元、输入输出扩展总线接口、外部设备接口以及电源等组成,各部件通过由电源总线、控制总线、地址总线和数据总线构成的内部系统总线进行连接;输入输出扩展机是输入输出单元的扩展部件;外部设备主要是编程器、图形显示器等。PLC软件由系统程序、和用户程序两大部分组成。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和系统调用的标准程序模块等。用户程序包括各类画面的操作显示程序,也有人机界面的有关软件,用户可以根据制造商提供的软件使用说明进行操作站的系统画面组态和编制相应的应用程序[v]。,它通过执行用户程序来实现控制任务。但是,在时间上PLC执行的任务是串行的,与继电器逻辑控制系统中控制任务的执行有所不同,PLC整个工作过程是以循环扫描的方式进行。循环扫描方式是指在执行程序的过程中,对各个过程输入信号进行收集,对收集信号进行处理和计算,并把计算结果输出到生产过程的执行机构去。这种循环扫描的方式,不断地对输入和输出变量进行收集、计算和输出,使得变量满足程序条件,并且相应的输出使执行结构动作。随着PLC技术的发展,其集成度越来越高,网络及通信功能越来越强,可靠性和控制功能越来越好,这些都使PLC更广泛的应用于工业自动化领域当中[vi]。、频繁的特点,且有较多的接触器作为执行器。一般的PLC都有几百个内部辅助继电器,而且还有多种专用的内部继电器,可以满足一般的控制要求,唯一需要做的就是对PLC进行编程。同时,PLC在船舶电站抗干扰方面也有其极大的优越性。另外,PLC与继电器控制比较有运行速度快、可靠性和寿命高的优点。PLC与其他工业控制系统比较具有许多优点[vii]:(1)更改控制逻辑只需修改软件,无需对硬件做改动;:..程序可以复制,批量生产容易;(3)电气硬件设计大大简化;(4)由于PLC除有继电器功能外,尚有多种其他功能,可以实现继电器无法实现的控制功能,实现某种程度上的智能化,并有可能使机构简化;(5)可靠性高;(6)具有扩展单元或扩展模块,当需要较多的I/O时可以方便的扩展。,采用PLC的工业控制技术和工业PC机,设计了基于PLC控制的船舶电站自动化的集散式管理系统。设计电站以两台发电机组为例,下位机PLC可通过输入输出接口与发电机组和现场仪表相连接,与上位PC机通过网络连接。上位机的人机界面设计机各种界面,在设计的界面上可以显示机组的状态和各主要参数,轮机员通过各种界面能观察和操作机组。结构的安排:(1)首先充分论述自动化电站的组成、原理、功能、要求,在了解控制器功能和监测技术的基础上,选择了集散式船舶管理系统。(2)在集散式系统下,设计实现了PLC控制的发电机组的自动起动、自动并车运行、自动频率和负载调节,重载询问、自动解列以及自动停车的流程。(3)在上位机上提出几种设计界面设计,实现对电站的分散控制和集中管理功能。:..[viii]:(1)控制系统:能实现发电机组的自动起动、并车和解列,还可以实现电站功率的自动管理及电压、频率的稳定,且可处理电站中出现的故障。如果系统出现故障,控制系统可