实船电站自动控制系统的设计与实现

论文摘要

随着工农业的发展,工业控制对电力系统的可靠性要求日益提高,在一些可靠性和安全性要求比较高的领域,如对船舶电站电力设施的控制、监视和管理的重要性日显突出。为了实现船舶电站的可靠性运行、控制和管理,提高无人机舱的自动化管理程度,本文设计了一套船舶电站自动管理系统,应用先进的工业控制技术和计算机技术提高了船舶电站系统的可靠性和经济性。本电站自动管理系统由三台PLC实现逻辑控制。其中一台PLC主要的控制任务是实现数据采集及并车,其余两台PLC主要实现采集两台发电机的电压和电流等信号,三台PLC之间采用Profibus-DP通讯。主站计算机是安装WinCC组态软件的计算机,计算机与PLC之间采用MPI/CP5611通讯,使用图形操作界面使主站计算机具有采集、查询、显示、记录等功能。本文着重研究了PLC（可编程逻辑控制器）应用于船舶电站自动管理系统,使之实现准确同期自动并车、自动解列、自动调频调载等功能。探讨了以PLC作为船舶自动并车控制系统主控单元的可行性,设计了一个以西门子S7-300 PLC为核心的船舶自动管理控制系统。并采用MPI网络实现与WinCC组态软件的连接,对PLC程序进行实时监控。利用西门子公司的编程软件STEP 75.4来设计电站运行控制梯形图、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,来实现电站自动管理系统的自动监控功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 当前相关领域的研究动态
• 1.3 可编程逻辑控制器的现状
• 1.3.1 可编程控制技术的发展趋势
• 1.3.2 S7-300系列PLC概述
• 1.4 本文的研究与设计工作
• 第2章 船舶电站自动控制系统概述
• 2.1 船舶电站的特点
• 2.2 基于S7-300型PLC船舶电站控制系统简介
• 2.3 船舶电站控制系统工作原理和实现
• 2.3.1 发电机自动准同步并车的条件及原理
• 2.3.2 差频电压的原理及检测
• 2.3.3 合闸提前量的原理及获取
• 第3章 船舶电站自动控制系统控制功能实现
• 3.1 发电机起动前的准备工作
• 3.1.1 预润滑控制
• 3.1.2 柴油发电机的预热
• 3.2 柴油发电机自动起动控制
• 3.3 自动并车控制
• 3.4 发电机并车运行中的功率分配与频率的调整
• 3.5 发电机故障的自动处理及负载自动分级合闸
• 3.6 发电机组自动状态下的故障解列、停机控制
• 3.6.1 发电机自动停机
• 3.6.2 发电机故障停机
• 3.7 柴油发电机的保护
• 3.8 发电机的运行状态显示和故障监视
• 3.9 发电机运行中系统参数的监视与修改
• 第4章 PLC程序控制系统中的信号处理
• 4.1 电压信号的采集
• 4.2 电流信号的采集
• 4.3 转速信号的测量
• 4.4 频率的测量与信号的处理
• 4.5 有功功率信号的处理
• 4.5.1 霍尔元件功率变换电路
• 4.5.2 其他形式的有功功率变换电路
• 4.6 差频电压的测量电路原理
• 第5章 监控控制系统和编程环境
• 5.1 上位机组态软件的选择的意义
• 5.2 工业控制组态软件 WinCC V6.0
• 5.3 控制系统通讯的实现
• 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 电站监控系统上位机监控界面的设计步骤
• 5.5 电站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 STEP 7编程软件的简介
• 5.6.2 硬件组态及组态步骤
• 5.6.3 程序的调试及仿真
• 第6章 电站上位机主要监控界面的设计
• 第7章 结论和展望
• 参考文献
• 附录 线性回归运算法子程序块
• 攻读学位期间获奖情况
• 致谢
• 研究生履历