基于PLC的船舶电站综合监控系统的设计

论文摘要

随着造船业的蓬勃发展,船舶电站自动化程度越来越高。在具有多台机组并联供电的船舶电站中,若要实现船舶电站的自动化,必须将各个环节有机的联系起来,组成一个总体控制系统,收集来自各台柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要负载的必要信息和参数,并加以分析、判断,在合适条件下自动的采取适当的措施,处理电站运行中可能出现的各种情况,确保电力系统安全、可靠、经济的运行。可编程控制器（PLC）作为控制系统的核心装置,功能强大、性能稳定可靠,在现代工业自动化生产中得到了广泛的应用。本文介绍了采用西门子S7-300系列可编程控制器实现船舶电站自动化控制的方法、步骤,并说明了与之配套的SIMATIC Manager管理软件的使用方法。在本设计中,采用上位机和下位机结合的方法实现对船舶电站的自动控制。下位机使用可编程控制器实现具体的控制任务,上位机使用MCGS组态软件,提供状态显示及报警记录等功能。通过对船舶电站（以两台发电机组为例）进行分析,统计输入/输出点数,进行硬件选型和组态。通过分析,提出了实现船舶电站自动控制装置整体和各部分功能的具体控制策略。根据控制策略,完成了控制系统的具体设计,包括自动起动、自动并车、粗同步并车电抗器的设计、自动调频调载等环节,每个环节分为硬件和软件两部分,并完成了相应的调试工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 船舶电站监控系统概述
• 1.1.1 我国造船业的发展
• 1.1.2 船舶电站监控技术的发展
• 1.1.3 船舶电站监控系统的总体构成与功能
• 1.2 可编程控制器技术的现状与发展趋势
• 1.3 PLC在船舶电站监控系统中应用的优势
• 第2章 船舶电站控制系统的构成与工作原理
• 2.1 船舶电站监控系统的基本模型
• 2.2 船舶电站监控系统的硬件构成
• 2.3 船舶电站控制系统的工作原理
• 2.3.1 系统的工作流程
• 2.3.2 自动起动和停车
• 2.3.3 发电机并联运行
• 2.3.4 电压及无功功率的自动调整
• 2.3.5 频率及有功功率的自动调整
• 2.3.6 综合继电保护
• 2.3.7 重载增机以及轻载解列
• 2.3.8 系统可靠性设计方案
• 2.3.9 本章小结
• 第3章 船舶电站自动控制系统部分环节的设计与实现
• 3.1 控制器的硬件构成
• 3.2 程序结构简介
• 3.3 自动起动环节的设计与实现
• 3.4 准同步自动并车环节的设计与实现
• 3.4.1 差频三角波电压的检测
• 3.4.2 恒定超前时间的获取
• 3.4.3 差频电压的采样周期
• 3.4.4 合闸指令的发出
• 3.5 粗同步并车环节的设计与实现
• 3.5.1 粗同步并车的工作过程
• 3.5.2 并车电抗器的设计
• 3.5.3 粗同步并车功能的实现
• 3.6 粗同步+准同步并车方法的实现
• 3.7 自动调频调载环节的设计与实现
• 3.7.1 频率及有功功率信号的检测
• 3.7.2 调频调载信号的形成
• 3.8 自动解列功能的实现
• 3.9 本章小结
• 第4章 系统的调试与抗干扰措施
• 4.1 硬件安装与组态
• 4.2 系统软件调试
• 4.3 电磁干扰的防护
• 4.3.1 安装电磁兼容系统的基本要点
• 4.3.2 确保电磁兼容的五个基本原则
• 4.4 本章小结
• 第5章 上位机组态监控画面的设计
• 5.1 组态控制技术概述
• 5.1.1 MCGS组态软件的选择
• 5.1.2 MCGS组态软件功能及特点分析
• 5.1.3 组态监控程序的设计步骤
• 5.2 监控界面的设计
• 5.2.1 主控窗口组态
• 5.2.2 主监控界面的设计
• 5.2.3 发电机状态监视界面
• 5.2.4 报警记录显示界面
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历