基于PLC的船舶电站自动化监控系统的研究

随着船舶的大型化和自动化以及电子信息技术和自动监控技术的不断发展,船舶自动化程度越来越高,对船舶电站自动化程度的要求也越来越高。针对船舶电站的可靠供电以及可视化图形的集中监控,本文采用了先进的计算机控制技术、先进的工业技术和网络技术,设计了一套基于PLC的船舶电站自动化监控系统,以此来提高船舶电站的自动化水平。

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高校 理科研 究

基 于 P C的船舶 电站自动化监控 系统 的酮 究 L

浙江 工业 大 学信 息 工程 学 院 浙江 海洋 学院机 电工程 学 院 叶 继英

[ 摘 要] 着船舶的大型化和 自动化 以及 电子信息技术和 自动监控技术的不断发展 , 随 船舶 自动化程度越来越 高, 对船舶 电站 自动化 程度 的要求也越来越 高。针对船舶 电站的可靠供 电以及可视化图形的集 中监控 , 本文采用 了先进的计算机控 制技 术、 先进 的工业技 术 和 网络 技 术 , 计 了一 套 基 于 P C 的船 舶 电站 自动 化 监 控 系统 , 设 L 以此 来提 高船 舶 电站 的 自动 化 水 平 。 [ 关键词 ] 船舶 电站 监控 系统

1绪 论 .

P C VB L

出合I 令。 嗣指

船舶作为重要的交通依然保持 着无可替代的地位 。在全球 经济一 体 化的发展过程 中, 船舶承担着 9 %以上的国际贸易货运量 , 应新的 0 适 航 运要求 的船舶不断 出现 。 船舶 电站是船上重要的辅助动 力装置 , 供给 辅 助机械及全船所需 电力 , 它是船 舶电力系统的重要组成部分 , 是产生 连续供应全船 电能的设备_ l 】 。船舶 电站是由原动机 、 电机和 附属设 备 发 及 配电板组成 的。 发电机组容量据全船 电动机械设备的数量确定 , 普遍 采用 4 0伏三相交流电, 0 频率有 5 O赫兹和 6 0赫兹两种。本系统由两个 工 作母 站( 1个备用 )三个工作子站组 成 , 、 通常一个 工作 母站设在 机舱 监控室 , 另一个设在驾驶室 。两个 工作母 站完全独立 , 同时或单独操 可 作, 并互 为备用 。主控 系统选用体积 小 、 模块化 、 功能强大 的三菱 P C L ( X N) F 2 为核心 , 配合使用可视化软件 V B来集 中监控 , 从而最 大程度地 提 高船舶航行 的安全性 、 可行性和经济性 。 2船 舶 电 站 监 控 系 统 工 作 原 理 . 随着船舶 自动化程度的不断提 高, 电站 自动化 由局部 的 、 的监 就地 控, 必然发展到综合的 、 中的 自动化 电站目 集 。自动化电站的基本功能包 括 : 号 自检 、 信 自起 动 、 自动准 同步并车 、 自动恒压恒频及 功率分配 、 自 动解列 、 自动停机 、 自动无功补偿 、 重载询问等功能。本文对其 中的一些 模 块 作 了分 析 。 监控系统的总体框 图如 图 1 所示 ,它包含了 自动化 电站应具备 的 各项功能 , 由总体监控逻辑把它们有机组 织在 一起 , 各功能相互独立 又 相互联系 , 同完成电站的 自动运行。 共

32P C端 的通 信 程 序 . L P C与计算机

之 间接收数据前要先进行 P C的端 口设定 。P C是 L L L

以 D 10 8 2 数据 寄存器来表 示通信参 数 , 8 2 数 据寄存器来 表示 P C D 11 L 的站号 ,19 检测通 信数据 是否异 常 82 来 。下 面设置 的是 2 号站通信程 序 , 的只需 站号修 改就可使用 。 其他

L M8 0 D 0 2

MO 0 0D 10; V H6 8 8 2 通信参数设置 , 具体可查 D 1 0的设置内容 82 MO 0 2D 1 1; 置 P C的站 号 为 2号 站 V HO0 8 2 设 L M V K 82 D 19 O O 19; 8 2 的初始值 为 lO , D O m K代表 l 进制 0

EN D

33 全保 护 -安 安全保护 是系统 自动化的一个重要组成部分 ,对 自动化电站而言 安全保 护就是指对发 电机组 的保护 。 作为一个基本 电站系统 , 按规范要

求本 身设置 了保护装 置 , 为了进一步提高供 电品质 与尽量保持电网 但 连续 供 电, 自动化 电站 系统中 , 在 同样设 有过载 、 短路 、 欠压 、 功率保 逆 护, 使发 电机有 了双重保 护 , 运行的更安全 。欠压过流保 护可由程序整 定, 过流 , 电机逆功率保护 主要是 由逆功率继 电器来承担。 发

4V 监 控 系统 .B

计算机通信程序设计 的大致 步骤有 : 口及通信参数初 始化 、 串 求和 校验 子程序 、 收子程序 、 接 通信过程 出错 处理子程序 、 发送开关量命 令 子程序 、 定时读取负荷测量值子程序等 。 整个监控 系统如 图 2所示 。共有三组 P C控 制系统 , L 每组使用 VB 的 Fa rme框 , 这样 框内的组件可以一起 移动且分组 明确1 Y 、 、 3 0 Y1Y2是 ] 。 三个 C m n o mad阵列式 控制项 ,无论单击 任何控 制项都会触 发相 同的 Co mma d Ci n l k事件 , c 并且会 以 Idx变量来表示是 由阵列中哪个控 制 ne 项所触发的 。同样 , 在主对话框 中增设 S ae控制 , hp 利用 Sa e h p 控件 ( 阵 列式 ) Fl o r 的 iC l 属性 的变化 , l o 以颜色来表示 Y 0~Y2 元件 的状态 , 因阵 列式可利用 D …L o o op语句来减少显示 Y 0~Y 2所需要 的程序 , 而于设 计阶段 中,各 阵列的 S ae属性为 Fl oo 属性 为白色 ,iC l 为 实 hp iC l l r Fl o r l o 心 。串行通信器件选用 M C m S o m这个 A te c vX控件 , i 如图 2 中右下角所

示。

图 1监控 系统总体框 图 自动化产 业中 ,L P C因适

用性高所 以常用于第一线 的控制器 , 尚 但 有一些 功能上 的限制 , 如存储器 容量 、 数据处理分析 能力 、 报表打印 , 而 这些限制可以利用 C m u r i 解决 利 用三菱公 司提供 的 S D F o pt n eL k 。 W3 5 软件可以实现 E C L监控 , XE 而且仅需要作应用软件 的设 置而不需要复 杂的程序设计 , 此种方式可 以迅速达成 P C集中监控的 目的 , 是此种 L 但 监控模式还存 在一些问题 , 例如无可视 化的效果 、 据共享局 限性 、 数 无 法使用其他应用元件 、 响应时 间长等 。这里选用 V B软件来设计上位机 监控系统 , 以解决上述 问题 。 可 在通 信过 程中 ,控制 P C机 为主站 ,各 子站 P C为从站 ,且 遵从 L MO B S通信 协议 ,L DU P C通过 R 4 5总线和计算机 远程连接成一 套网 S8 络式控制 系统 。一般计算机 已有的 串行 口大多为 R 一 3 S 22形式 , 以当 所 P C以 4 5的通 信模 块与计算 机的 R 一 3 L 8 S 2 2串行 口连接 前 ,必须安 装 RS 2 24 5的 转 换 器 ;计 算 机 的 串 行 口不 足 时 , 可 直 接 利 用 一 3 /8 RS 4 54 2的 P I 一 8 /2 C 界面卡与 P C通信 。这里 P C采用 4 5 D的通 信 L L 8B 模块形式 , 传输距离 可达 5 m。计算机通信模 式 中, 0 因其通信 的数 据有 固定 的格式 ,可以用 l 6台 P C与 l台计算 机来构成一 个集 中监控 系 L 统, 这里我们只选用 了 3台 P C, 以可 以使用 。 L 所

3电 站 自动化 的部 分 模 块 分 析 . 31自动并车 . P C控 制系统充分利用计算机能力 ,通 过采 集电压等参数 的基本 L 数据 , 按一定的算法得出调频和合 闸指令 的。理 想并 车需要三个条件 : 待并发电机的电压与运行机组电压相等 、 频率相 同 、 电压相位一致 。设

图 2V B监 控 画 面 5监 控 系统 的 可 靠 性 设 计 .

计思想是当系统初始化后 ,启动并车程序 ,判 断差 压是否在允许范 围 ( 一般取 4 N)符合条件后 再判断频 差范围 (.5 Z %U , 01H <AfO3 Z)发 < .H ,

由于船舶 电站 的现 场环 境过于恶劣 ,各种 电磁干扰 和机械振 动干 扰特别强烈 , 如果安装使用不 当或抗 干扰措施不足 , 都不能保证监控 系 统 的正常安全运行 。船舶 电站 内的各种干扰可能使 P C接收 到错误 的 L 信号 , 造成 P C误 动作 , L 或使 P C内部 的数据丢失 , L 严重时甚至会使 系 统失控 。所 以

在船舶 电站监控 系统 设计时 ,必须采取相应 的可靠性措 施, 以消除或减少干扰的影响 , 保证船舶电站系统的正常运行。 当船舶 电站监控系统 中的开关 量信号传输距离较远时 ,应选用屏 蔽 电缆 。 模拟量信号和高速信号也应选用屏蔽电缆。 通信 电缆 的信号很 高, 一般应选用专用 电缆或光纤电缆。 L P C监控 系统属 高速低 电平监控 装置 , 应采用直接接地方式 。 6结论与展 望 . ( 下转第 18页 ) 3

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