基于PLC的船舶电站自动化监控系统的研究

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1、基于PLC的船舶电站自动化监控系统的研究王业森轮机工程0804班0120805200433摘要：随着船舶的大型化和自动化以及电了信息技术和自动监控技术的不断发展，船舶白动化程度越来越高，对船舶电站自动化程度的要求也越來越高。为了实现船舶电站可靠的运行、控制和管理，提高无人机舱的自动化程度，本文探讨了基于plc的船舶电站网络式监控系统的设计。关键词：PLC；船舶电站；监控系统一、引言船舶电站是船舶及其电力系统的核心，船舶电站自动化是机舱自动化的重耍组成部分。集屮监控与管理船舶系统的各项参数指标在整个系统屮占着极其重要的地位；随着网络技术的普遍应

2、用，港航移动目标的远程监控也成为船舶管理的一个重要方向。良好的监控系统可以极大地降低工作人员劳动强度，提高工作效率，提高电站供电的稳定性和可靠性。可编程逻辑控制器(PLC)在恶劣的船舶电站环境中，其稳定性及抗干扰性相对于计算机控制系统有较为明显的优势。二、船舶电站监控系统的总体构成船舶电站的监控系统一般由电站自动控制系统、自动监测报警系统和安全系统三个互相独立又互相关联的系统组成。(1)控制系统：能够自动处理电站出现的一般故障、严重故障，进行电站功率的自动管理以及电压、频率的恒定和柴油发电机组的白起动、并车、解列等各项控制功能。(2)自动监测

3、报警系统：自动监测报警系统的任务首先是自动地实时监测电站各设备运行参数和运行状态，这些设备包括机组原动机、发电机、配电系统的机械参数、电气参数和运行状态，监测量可以是模拟量，也可以是开关量。其次，自动监测报警系统将监测量的监测结果实时与事先设定的限定值进行比较，当被测量越限时，将会发出相应的声光报警信号，并设有相应的报警应答装置。最后，监测报警系统的另一个任务是对监测结果打印、记录、并对被测参数的越限情况进行登记。(3)安全系统：对自动化电站应设置安全系统。任务是：当电站控制系统和监测系统在运行过程屮发生危及电站系统内各主要设备安全的严重故障

4、时，安全系统应能自动产生保护性动作。这样可以避免事故的进一步扩大，甚至危及设备和人身安全情况的发生。三、基于PLC的船舶电站网络式监控系统设计1.系统总体设计方案本系统结合FCS、DCS、PLC三大控制系统的各自的优点，构造了有设备层、控制层和网络层的三层网络监控系统。以Profibus-DP现场总线为机舱监控机和PLC、T/0设备的数据传输通道；利用PLC和智能仪器采集运行数据，控制现场设备；采用以太网方式实现上位机与船舶机舱集控室(工程师工作站)以及轮机长室、值班轮机员舱室监控机的网络通信。系统选用西门子Step7-300来控制柴油发电机

5、组，每台PLC的硕件连接和程序设计相对于其他PLC是独立的，它们各自通过各种转换器、变送器等智能仪器仪表采集数据，并独立地完成程序控制任务，再通过执行机构控制发电机组。所以即使其中的某一PLC发生故障，都不会影响其他控制器的正常运行，借以实现过程控制级的分散控制理念。PLC之间由上位工控机协调，来完成整个电站的监控任务，而且通过以太网与驾驶室的操作站相联系，从而实现与上层管理级设备的联系。2.电站监控系统程序设计(1)组态编辑组态编辑的内容是整个监控程序的核心。主要任务是通过工控组态软件WinCC的图形设计功能，组态编辑一系列的用户界面文件，

6、通过这些界面文件从网络上的PLC中获得各种监控数据并以不同的形式显示在界面上，利用这些数据完成一定的功能。通过这些界面，操作人员能及时、准确的了解电站的运行情况。同时根据不同的操作级别，可以设置机组的运行参数，实现对运行过程的控制。监控程序要达到的目的就是要使操作人员能方便、育•观的从监控计算机的显示屏上看到整个电站的运行状态、实现集中控制。所有需要监控的数据和由这些数据产生的故障、报警信息都应能通过监控程序查阅到，数据和故障、报警信息的显示方式应根据现场情况设计。(2)监控程序设计监控程序由一系列监控界面组成，监控界面是利用WinCC的图形

7、设计功能设计的，利用它创建了一系列用户界面，当监控程序运行时，操作者就可以通过这些界面显示的内容完成对电站运行过程的监控。用户界面是由一系列图形、按钮、1/0框、文本框等组成，图形都代表了一定的意义，表示了机组的大致结构；按钮用于子界而之间的切换；I/O框可以显示及其运行参数或设置运行参数；文本框用于显示文本。（3）过程数据的釆集和传递过程计算机完成高精度的设定计算和在线监控，过程计算机的WinCC数据管理器通过逻辑连接来访问远程PLC中的过程值。通道单元通过指定通道的连接来执行访问过程值所需要的通讯步骤，由此为WinCC数据管理提供了过程值

8、。所读入的数据作为过程映象存储在计算机的RAM中。所有WinCC组员均可访问该过程映象。数据管理器按照通信协议在后台不断更新数据，而用户程序对数据的读取和修改则是通