基于PLC的船舶网络综合监控系统的研究

论文摘要

随着计算机技术和网络技术的发展,船舶自动化已经从单一设备、子系统的自动化向全船综合自动化这个高层次阶段发展。而且在今后的相当一段时间内,船舶网络综合监控必将成为船舶自动化发展的一个重要方向。本文首先对船舶网络监控系统的发展与现状进行了研究,分析了我国在对船舶网络监控系统的研究和开发上,同国外先进水平存在的差距。总结出,研制与开发具有完全自主知识产权的产品势在必行。其次,对可编程逻辑控制器（PLC）和PROFIBUS现场总线技术进行了简单介绍。介绍了PLC的发展及其主要的功能,并以西门子S-7 300为例,简单介绍了组成PLC系统的各模块及其功能,还有STEP7编程的简单介绍。在对PROFIBUS技术的介绍中,着重介绍了PROFIBUS-DP的设备类型、网络结构及其工作过程。最后,采用PROFIBUS-DP技术,设计了基于西门子S7-300 PLC的船舶网络综合监控系统。该系统以三层网络（信息层、控制层和设备层）为构架,集机舱监控与船桥监控于一体,利用人机交互界面实现全船的集中监控。在PLC应用部分,由两台S7-300 PLC作为主站,若干分布式I/O单元作为从站,模块化的设计使得系统十分便于管理。系统可实现的功能有:报警记录、实时数据和历史数据的记录与打印、延伸报警与轮机员呼叫、船载航行记录仪（VDR）等功能。文中对系统硬件的组态和利用组态王软件实现的人机界面进行了描述,还对系统的抗干扰进行了理论上的分析与设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 船舶网络监控系统的发展
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 可编程逻辑控制器
• 2.1 PLC的产生及发展
• 2.1.1 PLC的产生
• 2.1.2 PLC的发展
• 2.1.3 PLC的发展趋势
• 2.2 PLC的定义和分类
• 2.2.1 PLC的定义
• 2.2.2 PLC的分类
• 2.3 PLC的功能和特点
• 2.3.1 PLC的功能
• 2.3.2 PLC的特点
• 2.4 PLC的结构与工作过程
• 2.4.1 PLC的基本结构
• 2.4.2 PLC的工作原理
• 2.4.3 PLC的I/O系统
• 2.5 PLC的编程语言
• 第3章 西门子S7-300 PLC
• 3.1 S7-300的系统结构
• 3.2 S7-300 PLC的常用模块
• 3.3 S7-300 PLC的硬件组态
• 3.3.1 单机架组态
• 3.3.2 多机架组态
• 3.3.3 S7-300PLC模块地址的确定
• 3.3.4 S7-300PLC的电流耗量和功耗
• 3.4 S7-300指令基础
• 3.4.1 PLC用户存储区的分类
• 3.4.2 指令操作数
• 3.4.3 寻址方式
• 3.4.4 S7-300指令系统
• 3.5 STEP 7编程
• 3.5.1 S7-300 CPU中的程序组成
• 3.5.2 STEP 7中的块类型
• 第4章 PROFIBUS现场总线技术
• 4.1 现场总线概述
• 4.1.1 现场总线的定义
• 4.1.2 现场总线的特点
• 4.1.3 现场总线的种类
• 4.2 PROFIBUS现场总线
• 4.2.1 PROFIBUS的组成
• 4.2.2 PROFIBUS协议的结构
• 4.2.3 PROFIBUS介质存取协议
• 4.3 PROFIBUS-DP技术研究
• 4.3.1 PROFIBUS-DP设备的分类
• 4.3.2 PROFIBUS-DP的网络结构
• 4.3.3 PROFIBUS-DP系统工作过程
• 第5章 船舶网络综合监控系统的设计
• 5.1 系统总体设计
• 5.1.1 系统功能实现
• 5.1.2 网络环境的选择
• 5.1.3 系统网络构架的设计
• 5.2 系统硬件组态
• 5.2.1 机架配置
• 5.2.2 参数设置
• 5.3 人机界面的构建
• 5.3.1 监控组态软件
• 5.3.2 组态王的基本功能
• 5.3.3 利用组态王构建人机界面
• 5.4 系统抗干扰
• 5.4.1 干扰源种类
• 5.4.2 抗干扰措施
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历