基于PLC和串行通信的船舶电站监控系统的设计与实现

摘要

伴随着船舶行业的快速发展，船舶的大型化和高科技日趋显著。突出表现在船舶电站及电力系统方面，出现了许多的新观念、新技术、新设备。电力设备的控制、监视和管理的重要性显得越来越突出。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，本论文设计了一套基于PLC和串行通信的船舶电站监控系统，应用先进的工业控制技术、计算机技术、网络技术以及通信技术，提高了系统的可靠性、安全性和经济性。 本监控系统由上位机和下位机组成，其中下位机由一台SiemensS7-300 PLC和两台PPU构成，S7-300 PLC同时控制两台PPU，对它们进行监控管理。每台柴油发电机组被其对应的PPU控制，上位机和S7-300PLC之间采用以太网进行通信。由于每个PPU上都有一个RS232口，系统采用自己研制的串口转换装置，通过应用这个接口转换装置就可以实现两台PPU与一台上位机进行串行通信。即实现了PPU面板显示功能的上位机显示化。这样就能够将PPU面板上的某些监控量也能实现上位机监控化。因为上下位机之间采用以太网方式进行通信，这样也可以使船舶电站很好的挂接在全船网络系统上，为实现机舱自动化提供基础。 利用Step7编程软件来完成对下位机PLC监控程序的设计，以完成监控数据的采集和对控制设备的控制。根据具体发电机组提供的参数，利用PC utilitysoftware软件，来实现对PPU的工作参数设置，以期PPU完成其在船舶电站中的功能。利用Fameview组态软件进行了上位机监控系统的设计，根据船舶电站的控制功能和操作习惯，设计监控系统可视化界面。所设计的人机界面友好，直观形象，能够使操作员充分掌握整个电站系统的运行状态，从而根据电站具体的现场情况做出相应的控制动作。 本文的基于PLC和串行通信的船舶电站监控系统已经进行了厂内调试，运行稳定，基本达到了我们预期的效果，即将安装到现场，投入使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的提出

1.2现代船舶电站发展趋势

1.2.1船舶电站概述

1.2.2船舶电站设计的基本要求

1.2.3自动电站基本功能

1.2.4船舶电站自动化的技术特征

1.3 PLC在船舶电站监控系统中的应用前景

第2章船舶电站监控系统的总体设计

2.1船舶电站监控系统的总体构成

2.1.1船舶电站监控系统的配置描述

2.1.2船舶电站监控系统的构成

2.2自动并车保护单元

2.2.1 PPU主要功能

2.2.2 PPU在本船舶电站中的应用

2.3电站控制单元设计

2.3.1电站主配电板

2.3.2电站控制单元之间的监控信息

2.4发电机组中的柴油机起停应注意事项

第3章船舶电站的工作原理及控制程序设计

3.1船舶同步发电机的并车

3.1.1概述

3.1.2同步发电机的并车条件

3.1.3手动并车操作

3.1.4自动准同步并车的基本功能

3.2电压及无功功率自动调整

3.2.1概述

3.2.2励磁自动调整装置的功能

3.2.3励磁自动调整装置的技术指标

3.2.4电网无功的自动补偿

3.3频率及有功功率自动调整

3.3.1 概述

3.3.2调速器与调速特性

3.3.3频率的调整

3.3.4并联发电机组间的有功功率分配与转移

3.4电站下位监控管理程序的设计

第4章 船舶电站监控系统多机通信的实现

4.1串行通信概述

4.1.1串行通信基本概念

4.1.2 RS232C、RS422/RS485串行通信标准

4.1.3 RS232C与RS485接口特点比较

4.2 MCS-51单片机端串行通信设置

4.2.1串行口的结构

4.2.2串行口工作方式选择

4.2.3串行通信的波特率设置

4.3串口扩展与转换的软硬件实现方式

4.3.1主要芯片介绍

4.3.2设备单元的硬件设计

4.3.3设备单元的程序设计

4.4利用VB编写应用程序进行通信设备的测试

4.4.1应用程序的功能介绍

4.4.2应用程序的设计

第5章船舶电站上位监控系统的设计

5.1组态和组态软件的概念

5.2 Fameview的介绍

5.2.1 Fameview概述

5.2.2 Fameview主要功能

5.3上位监控界面的设计

5.3.1 Fameview与S7-300、PPU之间通信的实现

5.3.2各种监控界面的设计

第6章总结与展望

参考文献

致 谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文