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1、武汉理工大学毕业设计（论文）基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计学院（系）：能源与动力工程学院专业班级：轮机工程0804班 学生姓名：张永铎指导老师：毛小兵学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师指导下独立进行研究所取得的研究成果。除本文中特别标注应用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或已经撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有 关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权省级优秀学士论文评选机
2、构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“拐）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：张永铎专业班级：轮机工程0804 班指导老师：工作单位：武汉理工大学设计（论文）题目：基于 PLC 的船舶电站自动化系统方案设计 （论文）主要内容：要求完成的主要任务:1、查阅不少于X篇的相关文章，其中英文文献不少于X篇，完成开题报告。2、xxxxxxxxxx3、xxxxxxxxxx4、完成不少于 xxxx 字的文献翻译。
3、5、完成xxxx论文（设计说明书，x张图纸）。必读参考资料：系主任签名：指导老师签名：院长签名（章）武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）2、基本内容和技术方案XXXXXXXXXXXXXX （至少 400 字）3、进度安排第X-X周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需XXXXXXX。确 定方案，完成开题报告。第X X 周：XXXXXXXXXXXXXXX o第X X 周：XXXXXXXXXXXXXXXXX o第X X周：完成并修改毕业论文。第X周：准备论文答辩。4、指导教师意见XXXXXXXXXXXXXXXo 学生的调研是否充分？基本内容和技
4、术方案是否已明 确？是否已经具备开始设计（论文）的条件？能否达到预期的目标？是否同意进 入设计（论文）阶段。指导教师签名：年 月 日基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计Design of Automatic Control System of Marine ShipPower Station Base on PLC摘要本文以两台发电机组的船舶电站为例，在论述自动化电站功能和要求的基础上，设计 了集散控制式系统。下位机以PLC做为主要控制装置，上位机用工业PC机作为管理装置。 本文将电站的控制功能模块化，再设计出各模块的流程，然后将各模块有机的结合，以实 现电站的综合自动控制。在这种点对点的控
5、制系统中，下位机可以完成发电机组的起动、 停机控制、调频调载及机、电故障处理等；上位机进行机组的并联运行、解列和重在询问 等。同时，上位机的人机界面可以显示、记录机组的运行状态和主要参数。这种集散式控 制系统充分体现了分散控制和集中管理的优点。关键词：船舶电站；自动控制系统；PLC；集散式控制系统。AbstractThis thesis take marine electric power plant which base on two generators for an example and designed a distributed control system after discu
6、ssed the function and requirement of automatc ship power station.The station uses PLC as main control device and industrial computeras management device.This thesis makethe control function modular firstly,and then designed each module control process,combined the modules organic finally in order to
7、 realize the synthetical automatic control function. In this point-to-point control system,the PLC can accomplish the function which including automatic start and stop the generator,the frequency and load regulation, and treatment of machine or electric fault,etc.The upper computer realized automati
8、c paralleling,disengaging,and asking overload,etc.Meanwhile Human-Machine Interaction can display and record the generators state and various parameters. This distribution control system fully embodies the advantages ofdistributed control and central management.LogicKey Words: Ship Power Station;Aut
9、omatic Control System;Programmable Controller;Distributed Control.目录第一章 绪论1.1 船舶电站自动化系统 81.1.1 船舶电站的组成及特点 81.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状 81.2 PLC在船舶电站自动化系统中的应用 91.2.1 PLC概述 91.2.2 PLC的工作原理101.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势 101.3 本文的主要内容和结构安排 10第二章船舶电站自动化管理系统112.1 船舶电站自动化管理系统的总体构成112.2 船舶电站自动化管理系统主要功能 122.3 集散式船舶电站
10、管理系统 132.3.1 集散式电站 132.3.2 信号的采集及处理 142.3.3 检测单元的设计 15第三章 集散式船舶电站管理系统的功能流程 163.1 机组的自动起动模块及流程图 163.2 并车运行模块及流程图 173.3 调频调载模块及流程图 193.4 重载询问模块及流程图 203.5 自动解列和自动停机模块及流程图 21第四章 船舶电站管理系统的监控单元设计 224.1 上位机监控系统功能 234.2工业PC机控制软件和监测软件结构244.3 设计监控界面 254.4 船舶电站自动化的发展展望 26第五章总结 26致谢 27参考文献： 27第一章 绪论1.1 船舶电站自动化系
11、统船舶电力系统是孤立于陆地的独立电网，它是产生、输送、分配、使用电能的装置和 用电网络的总称，它由用电设备、装配电装置、发电装置和电缆等组成。其中船舶电站是 船舶所需的全部电能的来源，处于船舶电力系统的核心地位。1.1.1 船舶电站的组成及特点船舶电站由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电装置组成。发电机 组是把机械能转化成电能的发电设备；配电装置是接收船舶发电机组所产生的电能，并对 所有电力负载进行配电的开关和控制设备的组合装置，也是对电力系统进行测量、监视、 保护的控制装置1。 船舶电站的主要特点是容量相对较小。当起动某些大容量负载起动时，发电机转速下降， 从而使发电频率和电压
12、大幅波动，同时将冲击电网，使电网电压、频率大幅度下降，因此， 要求发电机组要具有较大的承载能力和维持电站稳定运行的能力。1.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状船舶电站自动化装置经历了采用继电器控制技术、晶体管分立元件控制技术、集成数 字电路、模拟电路控制技术、微处理机控制技术和PLC控制技术。 目前我国船舶电站自动化装置的研制和生产水平相对较低，船用电站管理系统国产化率很 低，大约有90%来自国外，而国外采用PLC控制技术研制的船舶电站自动化系统，功能完 善，技术先进，但是技术垄断严重2。随着计算机信息处理技术的发展，船舶电站自动 化系统正朝着集散型控制系统（网络式或分布式控制系统）的方向
13、发展3。船舶自动化 电站是集自动控制、报警和监测于一体化的监控系统，涉及到现代控制技术、通讯、信息 处理、数字化信息技术、计算机网络等多学科和技术。这就需要研究控制技术、网络通讯 技术等，船舶电站正以标准化、模块化、集成化、网络化等方式向船舶电站综合自动化这 样高级阶段发展4。目前我国的船电自动化系统还处于研究阶段，只有在局部的环节取得成果，尚不能投 入全面使用，所以研究船舶电站自动化，早日实现国产化意义重大。1.2 PLC在船舶电站自动化系统中的应用1.2.1PLC 概述国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器的标准及其定义：“可编程控制器是一 种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用
14、而设计，它采用可编程序的储存器，用 来在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数等操作的命令，并通过数字 式、模拟式的输入输出，控制各钟类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是一种工业控制器件。它 是微机技术和继电器常规控制结合的产物。PLC这种专用的工业控制机，它的组成与计算 机基本相同，由硬件和软件系统两部分组成。PLC的组成方框图如下图所示：圉1 PLE组成方框图PLC的硬件系统由主机、输入输出扩展机及外部设备三部分
15、组成。主机由中央控制单 元、存储器、输入输出单元、输入输出扩展总线接口、外部设备接口以及电源等组成，各 部件通过由电源总线、控制总线、地址总线和数据总线构成的内部系统总线进行连接；输 入输出扩展机是输入输出单元的扩展部件；外部设备主要是编程器、图形显示器等。PLC 软件由系统程序、和用户程序两大部分组成。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释 程序和系统调用的标准程序模块等。用户程序包括各类画面的操作显示程序，也有人机界 面的有关软件，用户可以根据制造商提供的软件使用说明进行操作站的系统画面组态和编 制相应的应用程序5。1.2.2PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理是基本相似，它通过执行用户程序来实现控制 任务。但是，在 时间上PLC执行的任务是串行的，与继电器逻辑控制系统中控制任务 的执行有所不同，PLC整个工作过程是以循环扫描的方式进行。循环扫描方式是指在执行 程序的过程中，对各个过程输入信号进行收集，对收集信号进行处理和计算，并把计算结 果输出到生产过程的执行机构去。这种循环扫描的方式，不断地对输入和输出变量进行收 集、计算和输出，使得变量满足程序条件，并且相应的输出使执行结构动
