基于PLC的船舶机舱监测报警系统设计与实现

摘要

船舶机舱监测报警系统作为船舶自动化的一项重要内容，能够准确、可靠地监测机舱内各种动力设备的运行状态及运行参数。一旦运行设备参数异常或发生故障，该系统会自动发出声光报警信号并进行报警打印记录，而且故障的状态全部都显示在集控室和各个延伸报警面板的监视屏上，这样只要在集控室内就可以了解机舱所有设备的运行参数和报警状态。然而就目前来看，我国在船舶机舱监测报警系统方面的产品与国外具有较大差距，本课题在研究各类型的船舶机舱监测报警系统基础之上，设计了一套满足相关规范要求的实船系统。
　　论文首先介绍了机舱监测报警系统的发展状况和国内外的产品特点，然后分析了机舱监测报警系统的基本功能以及技术标准和规范要求，并提出系统的总体设计框架，根据实船要求及环境，编制了监测点明细表，接着进行硬件模块的设计与选型以及下位机的程序设计、通信设计等。系统的下位机采用西门子S7-300PLC作为控制器，结合梯形图和SCL语言进行数据采集和报警处理程序设计，为了使程序结构更加清晰，采用模块化的设计思想，提高了程序的扩展性，人机交互界面采用基于.NET Framework4.0编程环境下的C＃语言进行软件设计和开发。
　　在开发过程中，下位机为PLC控制器，上位机为装有该系统人机交互界面的软件，两者在数据上保持共享，功能上相互独立，各分布式数据采集单元与核心PLC采用PROFIBUS-DP进行数据通信，上位机与下位机通过以太网进行通信，其通信方式为客户端/服务器端模式，二者的通信在计算机上通过建立OPC服务器来实现。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及应用意义

1．2 船舶机舱监测报警系统的发展

1．2．1 发展历史

1．2．2 网络技术

1．2．3 国内外产品

1．3 课题的主要工作

第2章 机舱监测报警系统总体结构设计

2．1 机舱监测报警系统的功能与要求

2．1．1 系统的基本功能

2．1．2 技术标准和相关规范要求

2．2 监测点明细表编址

2．3 系统框架设计

第3章 机舱监测报警系统下位机设计

3．1 PLC选型设计

3．1．1 PLC概述

3．1．2 PLC的基本结构

3．1．3 PLC模块的选择

3．2 PLC编程环境

3．2．1 STEP7软件

3．2．2 PLC编程语言

3．3 PLC硬件组态

3．4 PLC编程

3．4．1 结构化编程

3．4．2 编辑符号表

3．4．3 程序设计

第4章 机舱监测报警系统的通信网络设计

4．1 机舱监测报警系统总体网络设计

4．2 Profibus-DP网络建立

4．3 PLC以太网的建立

4．3．1 PC Station的建立

4．3．2 OPC服务器的建立

第5章 人机交互界面设计

5．1 人机交互界面软件概述

5．1．1 软件介绍与系统的结构

5．1．2 面向对象的设计思想

5．2 程序的设计与实现

5．2．1 界面软件程序体系结构

5．2．2 自定义控件库的设计

5．2．3 数据库的设计与实现

5．2．4 OPC服务的程序实现

5．3 人机交互界面的设计与说明

5．3．1 人机交互界面功能介绍

5．3．2 主要人机交互界面及说明

第6章 总结

参考文献

附录

致谢

研究生履历