船舶電站綜合控制系統的設計范文

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1船舶電站系統可實現的控制功能

1)同步發電機的單機控制．同步發電機的使用與維修;同步發電機的調頻調壓控制;發電機組自動啟動、自動停機;發電機外部短路保護;原動機預潤滑預熱控制［3］．2)2臺同步發電機組手動準同步并車操作．船舶電站面板上裝有電壓表、頻率表、同步指示器．并車的條件是電壓相等、頻率相等、相位相等．手動準同步并車裝置就是要測量及調整這些參數．同步發電機的電壓、頻率的調節通過變頻器上的旋鈕來改變原動機頻率來調節，觀察面板電壓表、頻率表的指示．檢查2臺發電機的相位角是否一直是通過同步表來指示．參數調整與發出并車命令均為手動控制．3)2臺發電機組的自動準同步并車操作，如圖1所示．通過電量變送器采集發電機端電壓、頻率、相位，將其轉換為4～20MA電流，或0～5V電壓進入到PLC的A/D模塊變為數字量，將運行中的發電機參數(數字量)作為給定值，待并發電機的參數作為當前值，在PLC中進行PID運算，將運算所得的偏差通過D/A轉換成模擬量來調節變頻器，使2臺電機的參數無限接近，達到允許并車的范圍內，由PLC發出合閘命令．4)船舶自動化電站的自動保護功能．①過載保護:通過在操作屏上手動增加負載，使PLC接收一定的數據作出判斷，并執行相應的卸載操作．②發電機外部短路保護:由并機模塊來控制，當發電機電流為額定電流的5～10倍，瞬時動作，跳閘．③欠壓保護:由并機模塊控制．當電壓低于額定電壓的70%～80%時，跳閘．④逆功率保護:由逆功率保護繼電器完成．⑤定子繞組內部短路保護，對于額定功率大于1000kW的發電機組，當發電機運行主開關未合閘時，發電機電流＞130%額定電流，則發電機自動消磁保護．5)船舶自動化電站的自動檢測報警功能．①實時動態顯示，柴油機的各項數據以及電路中的各項參數．②所有測量數據能自動記錄，同時報警和消警信息也能自動記錄．③報警通過“光”顯示．④啟動和停止的時候會帶來參數的偏離，防止誤報警．

2船舶電站自動化控制系統的設計

船舶電站自動化控制系統的設計，如圖2所示．船舶自動化電站硬件系統:主要由觸摸屏、PLC、變頻器、岸電屏、并車屏、系統屏機組控制柜、電量變送器及同步發電機組構成．其中觸摸屏、PLC、變頻器為控制系統核心設備．通過操作觸摸屏可對電站各項數據進行監控和各項功能的控制．監控界面通過實時動畫、狀態顯示開關及數字和模擬表頭顯示，跟蹤顯示船舶電站的運行狀態，利用其功能按鍵可以完成對電站設備的操作．發電機組設有機旁控制和遠程控制功能．配有1臺電腦，可實時監控整個系統的運行狀態與數據的記錄．系統設計基于Profibus－DP總線結構、傳感器以及一些智能儀表采集現場的工作信號，這些工作信號經過信號變換處理后，送入PLC的信號處理模塊．PLC再根據這些參數反映出的現場的工作狀況進行控制．通過Profibus－DP總線，PLC的CPU模塊可以周期性地自動交換FO模塊的數據(過程映像數據交換)．而Profibus－DP總線又可與工業控制計算機相連，進行數據通信．這樣工控機的操作指令就可以通過Profibus－DP總線下發給PLC，實現對現場設備的過程控制．而工控機作為操作控制級計算機，又可以協調與管理級計算機之間的通信，配合完成全船的綜合監控．1)調試界面．觸摸屏人機界面可以作為船舶自動化電站調試界面，顯示電站運行的實時參數以及重要數據，可以作為系統調試時的重要依據．2)監控管理．監控管理可分為自動、手動與遙控3種方式:自動模式為PLC控制器根據船舶電站運行情況，自動控制和管理船舶電站的各個設備;手動模式為人工通過控制屏實現對電站的功能控制;遙控模式為操作人員通過船舶自動化電站人機界面遠程遙控電站的設備運行．3)數據收集．系統通過各種傳感器、互感器以及繼電器等設備將船舶電站的各種數據、狀態信息采集起來，傳送給EDA和PLC，并由各個儀表和人機界面顯示出來．監控軟件將數據存儲起來，并傳送給PC機．4)網絡通訊．本系統采用Modbus通訊協議，通過網絡通訊設備與PC上位機相連，將船舶自動化電站的數據及狀態信息采集、傳輸、存儲和處理，使數據資源在網內共享，便于實現系統的集散控制．5)信號通訊．設備通訊除上述采用以太網通訊以外，PLC與EDA主要以硬件接線和RS485通訊方式進行信息的相互傳遞．

3結論

本文針對船舶電站自動監控系統進行了研究，提出的電站自動監控系統設計采用分布式結構，由1臺工控機和3個發電機組子系統單元組成．各個發電機子系統由1組PLC控制模塊構成，能夠獨立完成發電機組的起動、并車、調頻調載、停機解列等功能．工控機與3個PLC子系統間采用Profibus現場總線進行通信，構成了“雙向”通信機制，徹底下放了控制功能．

作者：何幼富 鄭少霓 單位：廣州航海學院 船舶工程系