船舶同步发电机频载自动调节装置的设计

论文摘要

船舶电站是船舶电力系统的重要组成部分。船舶电站运行的可靠性、经济性对保证船舶的安全航行营运具有重要意义。由于计算机网络技术的发展及其在现代船舶上的应用,使船舶电站的管理和操作朝自动化和智能化的方向发展。本文以船舶电站的自动控制为研究对象,将可编程控制器(PLC)应用与发电机的调频调载控制,完成了船舶同步发电机的调频调载装置的设计。本文的设计中,依据船舶同步发电机的运行原理及相关规范的要求,对发电机实现自动起动、合闸供电、并联运行、重载询问、解列停机等运行条件进行分析和阐述,并设计相应的逻辑流程图。本装置以西门子公司开发的S7—300系列PLC为控制核心,结合信号采集单元和执行单元,根据电网频率的变化对发电机转速作出调整,根据电网负荷的变化对发电机输出功率作出调整。本装置利用西门子公司的编程软件STEP7 5.4设计发电机运行控制梯形图、STL语言及PLC通讯网络。利用西门子公司的组态软件WinCC来组态监控界面,以完成数据采集并控制输出设备的安全、高速、高效的运行,实现发电机组自动起动、并联运行、调频调载及解列停机等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 课题研究的内容
• 1.2.1 船舶电站自动化的功能
• 1.2.2 课题设计的基本思路
• 1.3 可编程控制器（PLC）技术的现状和发展
• 1.3.1 可编程控制器技术的现状
• 1.3.2 可编程控制器技术的发展趋势
• 1.3.3 采用可编程控制器作为主控单元的出发点
• 第2章 电站自动控制装置的功能和实现
• 2.1 船舶同步发电机组自动准同期并车
• 2.1.1 船舶同步发电机自动准同期并车的条件及原理
• 2.1.2 船舶发电机自动准同步并车装置的基本功能
• 2.1.3 自动准同步并车的恒定越前时间原则
• 2.1.4 电压差控制原理
• 2.1.5 频率控制原理
• 2.1.6 相角差控制原理
• 2.2 船舶发电机组自动调频调载
• 2.2.1 自动调频调载装置的功能
• 2.2.2 船舶电力系统频率变化的原因
• 2.2.3 频率变化对船舶电力系统的影响
• 2.2.4 有功功率分配和调节的原则
• 2.2.5 自动调频调载方法
• 2.2.6 自动调频调载装置的工作原理
• 2.2.7 可靠性和经济性的相关规定
• 第3章 基于S7-300的系统设计方案与硬件设计
• 3.1 系统整体结构及S7-300介绍
• 3.1.1 系统整体结构
• 3.1.2 S7-300系列PLC概述
• 3.1.4 STEP7编程语言介绍
• 3.1.5 S7-300指令系统
• 3.2 信号采集模块
• 3.2.1 电压检测单元
• 3.2.2 频率检测单元
• 3.2.3 相位角检测单元
• 3.2.4 电流检测单元
• 3.2.5 功率检测单元
• 3.3 执行单元
• 第4章 系统整体的程序设计
• 4.1 自动起动控制程序设计
• 4.2 发电机自动并联运行程序设计
• 4.2.1 待并发电机频率调整逻辑
• 4.2.2 相位差的判断
• 4.3 自动调频调载程序设计
• 4.4 自动解列和停机程序设计
• 4.5 发电机的保护
• 4.5.1 过载保护
• 4.5.2 欠压保护
• 4.5.3 逆功保护
• 4.6 重载询问
• 第5章 监控系统设计
• 5.1 组态软件的选择
• 5.2 WINCC组态软件介绍
• 5.2.1 WinCC的特点
• 5.3 S7-300PLC与WINCC之间通信的实现
• 5.3.1 MPI通讯协议概述
• 5.3.2 S3-300型PLC与WinCC之间的通讯
• 5.3.3 PLC与WinCC之间通讯实现的步骤
• 5.4 发电机监控系统上位机监控的设计
• 5.5 发电机运行状态监控界面的实现
• 5.6 下位机编程环境介绍
• 5.6.1 STEP7编程软件的简介
• 5.6.2 硬件组态及组态步骤
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历