船舶应急电站自动控制系统的研究与设计

摘要

本文是在对船舶应急电力系统进行充分理论研究与分析的基础上，依据中国船级社《钢质海船入级规范》对船舶应急电力系统的相关规定，结合实船要求进行的《船舶应急电站自动控制系统的研究与设计》。
　　 船舶应急电源及其相关控制装置的性能指标是衡量船舶在各类工况下安全可靠运行的重要指标之一。在主电网失电情况下，船舶应急电站自动控制系统性能的好坏直接关系到应急发电机组启动、投切的准确性与快速性，为了实现船舶应急电站反应的快速性与准确性以及自动控制，本文设计了一套符合规范要求的应急电站自动控制系统。该系统选用罗升触摸屏作为上位机，西门子公司生产的S7-300系列PLC作为下位机，触摸屏与PLC之间采用MPI协议组成的MPI网络实现通信。在上位机中，利用ADP软件组态与制作了触摸屏画面，在下位机中，利用西门子公司的Step7编程软件编写了船舶应急发电机组的自动起动、自动停机、应急发电机主开关的自动合闸与分闸控制、故障报警、参数显示等程序。
　　 最后，在建立船舶应急电力系统数学模型的基础上，利用MATLAB/Simulink工具对应急发电机组突加、突减负载工况进行了仿真，重点验证了调速系统和励磁系统在突加、突减负载工况时的调节结果，结果表明所建模型正确并满足中国船级社《钢质海船入级规范》。利用S7-PLCSIM软件验证船舶应急电站自动控制系统的程序，结果表明该程序能满足船舶应急电站工艺要求以及中国船级社《钢质海船入级规范》。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1课题意义

1.2国内外发展现状及发展趋势

1.3 PLC在船舶应急电站电站控制系统中应用的优越性

1.4本文完成的工作

第2章船舶应急电力系统

2.1船舶应急电力系统概述

2.2应急发电机容量的确定

2.3应急电站的基本要求

第3章船舶应急电力系统的数学模型

3.1柴油机数学模型

3.2柴油机调速系统

3.2.1调速器的分类

3.2.2电子调速系统数学模型

3.3同步发电机数学模型

3.3.1同步发电机理想化

3.3.2同步发电机标准数学模型

3.3.3同步发电机实用五阶数学模型

3.4同步发电机的励磁系统

3.4.1无刷同步发电机励磁系统

3.4.2无刷同步发电机励磁系统的数学模型

第4章船舶应急电站控制系统的设计与实现

4.1控制系统设计步骤

4.2 PLC的选择

4.3控制系统硬件电路设计

4.3.1控制系统供电电源

4.3.2控制系统地址分配及其原理图

4.3.3模拟量信号的处理

4.4控制系统软件设计

4.4.1 PLC的硬件组态

4.4.2船舶应急电站工艺流程及其程序的设计

4.5人机界面设计

4.5.1触摸屏硬件

4.5.2触摸屏界面设计

4.5.3触摸屏与PLC之间的通信

第5章船舶应急电站的仿真

5.1仿真参数设置

5.1.1仿真算法和精度的确定

5.1.2仿真模型参数设置

5.2突加、突减负载仿真

5.3调速系统仿真

5.4船舶应急电站自动控制程序的仿真

5.5人机界面模拟

第6章船舶应急电站自动控制系统可靠性研究

6.1控制系统中主要干扰类型

6.2 PLC系统中干扰的主要来源

6.3主要抗干扰措施

6.3.1硬件抗干扰措施

6.3.2软件抗干扰

第7章总 结

参考文献

附录

攻读硕士学位期间公开发表论文

致 谢

研究生履历