船舶电站综合控制系统的设计
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1)同步发电机的单机控制．同步发电机的使用与维修;同步发电机的调频调压控制;发电机组自动启动、自动停机;发电机外部短路保护;原动机预预热控制［3］．2)2台同步发电机组手动准同步并车操作．船舶电站面板上装有电压表、频率表、同步指示器．并车的条件是电压相等、频率相等、相位相等．手动准同步并车装置就是要测量及调整这些参数．同步发电机的电压、频率的调节通过变频器上的旋钮来改变原动机频率来调节，观察面板电压表、频率表的指示．检查2台发电机的相位角是否一直是通过同步表来指示．参数调整与发出并车命令均为手动控制．3)2台发电机组的自动准同步并车操作，如图1所示．通过电量变送器采集发电机端电压、频率、相位，将其转换为4～20MA电流，或0～5V电压进入到PLC的A/D模块变为数字量，将运行中的发电机参数(数字量)作为给定值，待并发电机的参数作为当前值，在PLC中进行PID运算，将运算所得的偏差通过D/A转换成模拟量来调节变频器，使2台电机的参数无限接近，达到允许并车的范围内，由PLC发出合闸命令．4)船舶自动化电站的自动保护功能．①过载保护:通过在操作屏上手动增加负载，使PLC接收一定的数据作出判断，并执行相应的卸载操作．②发电机外部短路保护:由并机模块来控制，当发电机电流为额定电流的5～10倍，瞬时动作，跳闸．③欠压保护:由并机模块控制．当电压低于额定电压的70%～80%时，跳闸．④逆功率保护:由逆功率保护继电器完成．⑤定子绕组内部短路保护，对于额定功率大于1000kW的发电机组，当发电机运行主开关未合闸时，发电机电流＞130%额定电流，则发电机自动消磁保护．5)船舶自动化电站的自动检测报警功能．①实时动态显示，柴油机的各项数据以及电路中的各项参数．②所有测量数据能自动记录，同时报警和消警信息也能自动记录．③报警通过“光”显示．④启动和停止的时候会带来参数的偏离，防止误报警．
2船舶电站自动化控制系统的设计
船舶电站自动化控制系统的设计，如图2所示．船舶自动化电站硬件系统:主要由触摸屏、PLC、变频器、岸电屏、并车屏、系统屏机组控制柜、电量变送器及同步发电机组构成．其中触摸屏、PLC、变频器为控制系统核心设备．通过操作触摸屏可对电站各项数据进行监控和各项功能的控制．监控界面通过实时动画、状态显示开关及数字和模拟表头显示，跟踪显示船舶电站的运行状态，利用其功能按键可以完成对电站设备的操作．发电机组设有机旁控制和远程控制功能．配有1台电脑，可实时监控整个系统的运行状态与数据的记录．系统设计基于Profibus－DP总线结构、传感器以及一些智能仪表采集现场的工作信号，这些工作信号经过信号变换处理后，送入PLC的信号处理模块．PLC再根据这些参数反映出的现场的工作状况进行控制．通过Profibus－DP总线，PLC的CPU模块可以周期性地自动交换FO模块的数据(过程映像数据交换)．而Profibus－DP总线又可与工业控制计算机相连，进行数据通信．这样工控机的操作指令就可以通过Profibus－DP总线下发给PLC，实现对现场设备的过程控制．而工控机作为操作控制级计算机，又可以协调与管理级计算机之间的通信，配合完成全船的综合监控．1)调试界面．触摸屏人机界面可以作为船舶自动化电站调试界面，显示电站运行的实时参数以及重要数据，可以作为系统调试时的重要依据．2)监控管理．监控管理可分为自动、手动与遥控3种方式:自动模式为PLC控制器根据船舶电站运行情况，自动控制和管理船舶电站的各个设备;手动模式为人工通过控制屏实现对电站的功能控制;遥控模式为操作人员通过船舶自动化电站人机界面远程遥控电站的设备运行．3)数据收集．系统通过各种传感器、互感器以及继电器等设备将船舶电站的各种数据、状态信息采集起来，传送给EDA和PLC，并由各个仪表和人机界面显示出来．监控软件将数据存储起来，并传送给PC机．4)网络通讯．本系统采用Modbus通讯协议，通过网络通讯设备与PC上位机相连，将船舶自动化电站的数据及状态信息采集、传输、存储和处理，使数据资源在网内共享，便于实现系统的集散控制．5)信号通讯．设备通讯除上述采用以太网通讯以外，PLC与EDA主要以硬件接线和RS485通讯方式进行信息的相互传递．
3结论
本文针对船舶电站自动监控系统进行了研究，提出的电站自动监控系统设计采用分布式结构，由1台工控机和3个发电机组子系统单元组成．各个发电机子系统由1组PLC控制模块构成，能够独立完成发电机组的起动、并车、调频调载、停机解列等功能．工控机与3个PLC子系统间采用Profibus现场总线进行通信，构成了“双向”通信机制，彻底下放了控制功能．
作者：何幼富 郑少霓 单位：广州航海学院 船舶工程系