宁波大学海运学院
2011届本科毕业论文(设计
基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计Design of Automatic Control System of Marine Ship Power Station Base on PLC
诚信承诺
我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。
承诺人(签名:
年月日
目录
1绪论 (1
1.1船舶电站自动化系统 (1
1.1.1 船舶电站的组成及特点 (1
1.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状 (1
1.2 PLC在船舶电站自动化系统中的应用 (1
1.2.1 PLC概述 (1
1.2.2 PLC的工作原理 (2
1.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势 (2
1.3 本文的主要内容和结构安排 (3
2船舶电站自动化管理系统 (4
2.1船舶电站自动化管理系统的总体构成 (4 2.2船舶电站自动化管理系统主要功能 (4 2.3集散式船舶电站管理系统 (5
2.3.1 集散式电站 (5
2.3.2 信号的采集及处理 (6
2.3.3 检测单元的设计 (7
3集散式船舶电站管理系统的功能流程 (9 3.1机组的自动起动模块及流程图 (9
3.2并车运行模块及流程图 (10
3.3调频调载模块及流程图 (11
3.4重载询问模块及流程图 (12
3.5自动解列和自动停机模块及流程图 (13 4船舶电站管理系统的监控单元设计 (15
4.1上位机监控系统功能 (15
4.2工业PC机控制软件和监测软件结构 (15 4.3设计监控界面 (16
4.4船舶电站自动化的发展展望 (17
5总结 (19
致谢 (20
参考文献: (21
附录
附录一、文献综述
附录二、外文翻译
基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计
张恒(专业:轮机工程学号:074120230
指导老师:张刚
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。
Design of Automatic Control System of Marine Electric Power
Plant Base on PLC
Zhang Heng(Speciality:Marine Engineering Student ID: 074120230
Supervisor:Zhang Gang
Abstract:This thesis take marine electric power plant which base on two generators for an example and designed a distributed control system after discussed the function and requirement of automatc ship power station.The station uses PLC as main control device and industrial computer as management device.This thesis make the control function modular firstly,and then designed each module control process,combined the modules organic finally in order to 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 automatic 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 of distributed control and central management.
Key Words: Ship Power Station;Automatic Control System;Programmable Logic Controller;Distributed Control.
1绪论
1.1船舶电站自动化系统
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。
1.2PLC在船舶电站自动化系统中的应用
1.2.1 PLC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,也是
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:
PLC的硬件系统由主机、输入输出扩展机及外部设备三部分组成。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]。
1.2.2 PLC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作。
随着PLC技术的发展,其集成度越来越高,网络及通信功能越来越强,可靠性和控制功能越来越好,这些都使PLC更广泛的应用于工业自动化领域当中[6]。
1.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势
船舶电站控制有控制动作复杂、频繁的特点,且有较多的接触器作为执行器。一般的PLC都有几百个内部辅助继电器,而且还有多种专用的内部继电器,可以满足一般的控制要求,唯一需要做的就是对PLC进行编程。同时,PLC在船舶电站抗干扰方面也有其极大的优越性。另外,PLC与继电器控制比较有运行速度快、可靠性和寿命高的优点。
PLC与其他工业控制系统比较具有许多优点[7]:
(1更改控制逻辑只需修改软件,无需对硬件做改动;
(2程序可以复制,批量生产容易;
(3电气硬件设计大大简化;
(4由于PLC除有继电器功能外,尚有多种其他功能,可以实现继电器无法实现的控制功能,实现某种程度上的智能化,并有可能使机构简化;
(5可靠性高;
(6具有扩展单元或扩展模块,当需要较多的I/O时可以方便的扩展。
1.3本文的主要内容和结构安排
本文主要内容是以两台发电机组的电站为例,采用PLC的工业控制技术和工业PC机,设计了基于PLC控制的船舶电站自动化的集散式管理系统。设计电站以两台发电机组为例,下位机PLC 可通过输入输出接口与发电机组和现场仪表相连接,与上位PC机通过网络连接。上位机的人机界面设计机各种界面,在设计的界面上可以显示机组的状态和各主要参数,轮机员通过各种界面能观察和操作机组。
结构的安排:
(1首先充分论述自动化电站的组成、原理、功能、要求,在了解控制器功能和监测技术的基础上,选择了集散式船舶管理系统。
(2在集散式系统下,设计实现了PLC控制的发电机组的自动起动、自动并车运行、自动频率和负载调节,重载询问、自动解列以及自动停车的流程。
(3在上位机上提出几种设计界面设计,实现对电站的分散控制和集中管理功能。
2船舶电站自动化管理系统
2.1船舶电站自动化管理系统的总体构成
船舶电站的自动化管理系统一般由电站自动控制、监测报警和安全系统组成[8]:
(1控制系统:能实现发电机组的自动起动、并车和解列,还可以实现电站功率的自动管理及电压、频率的稳定,且可处理电站中出现的故障。如果系统出现故障,控制系统可自动地使处于备用状态的机组迅速起动(不超过45s,自动准同步投入电网运行;并网成功后,故障机组将负荷降低至不大于额定功率的10%时,自动脱离电网。
(2自动检测报警系统:此系统的主要功能是自动地实施监测电站各设备运行状态和参数,有原动机、发电机、配电系统的电气参数、机械参数和运行状态,检测量
包括开关量和模拟量。其次,系统会将监测量实时与设定的限制值进行比较,若被测量超限,将发出相应的声光报警信号。最后,系统可以对监测结果进行记录、打印,并对超限参数进行记录。
(3安全系统:自动化电站应设安全系统。如果电站控制和监测系统在运行过程中发生危及电站系统的各主要设备安全的严重故障时,安全系统能自动产生保护动作,避免事故的进一步扩大。自动化管理系统组成结构如下图:
2.2船舶电站自动化管理系统主要功能
自动化电站管理的主要内容包括[错误!未定义书签。]:
(1发电机组起动前的准备工作:中国船级社对自动化船舶的有关规定是船舶电网失电应在45s (国外有些是30s内恢复供电,所以自动化电站停车状态下的备用机组应事先做好准备工作。关键的准备工作是发电柴油机的预热和预润滑。
(2发电机组的自动起动:当电网负荷增加使运行机组重载时、运行机组发生机电故障和某机组起动失败或不能合闸时,电站管理系统能自动地发出起动指令使备用机组迅速自动起动,在起动成功后建立压力后投入电网供电。
(3发电机组的自动并车:通过采集电压、频率的基本参数,经过一定的计算发出调频及合闸指令,使待并机与电网上的机组并联运行。
(4并联运行中的功率分配与频率调整:两台机组并联运行供电时,通过原动机调速器和自动调频调载装置配合工作,使电网维持在稳定频率,且使并联运行机组按容量成比例的承担负载。
(5运行机组台数的管理:在完全满足船舶电站供电质量的前提下,使机组以最经济的管理模式运行,充分利用每台机组的功率,降低发电成本。
(6重载询问:大功率负荷起动大,管理系统将判断电网负荷与起动的大功率负荷是否超过运行机组的最大允许负荷率。若满足,则允许其启动,否则,应先起动另一台备用发电机,使之并网,然后允许其起动。
(7机组故障的自动处理与报警及负载自动分级:系统设有故障处理模式与对应的故障相匹配。自动分级卸载:确保重要设备连续供电,在过载的情况时将非重要负载自动切断。
(8机组自动、故障状态下解列、停机控制:轻载或故障需要停机时,并网运行机组先自动转移负载,再按顺序使运行机组逐台退出电网,然后停车。
(9机组的保护:自动化电站除了设有和基本电站一样的过载、短路、欠压和逆功率保护外,还设有欠频保护、高压保护、次要负荷的分级卸载等,进一步的提高了供电质量和电网的连续供电。
(10运行状态显示及故障监视:现代电子触摸屏通过编程可以在屏幕上以画出主配电板、发电机组、主开关等电器元件的状况,除此之外也有开关、按钮等指令开关。总之,触摸屏不仅有显示功能,而且还有操作功能。
(11运行系统给定参数的监视与修改:系统支持参数的监视与在线修改,PLC技术可将设计编制的程序及各种参数存放在随机存储器RAM中,方便在线修改。
自动化系统的方框图如下[9]:
2.3集散式船舶电站管理系统
集散控制形式是每台发电机组配置PLC(或微机控制装置,主要控制发电机组的起动、停机以及处理机电故障等,上面有一套PLC(或微机控制装置主要进行并联运行、功率管理及信息通信等管理控制。此外,系统的通讯接口可以与个人电脑相连,在电脑显示屏用文字和图形来显示各种参数及相关机组、主开关等电器状态。
2.3.1集散式电站
集散式管理系统由PLC控制机组,然后再把信息与工业PC机共享,它们共同来完成电站运行的自动控制和自动管理。
总体框图如下图所示:
图4 电站管理系统的总体功能框图
工业PC控制机置于集控中,作为操作系统的操作管理装置。电站系统各下位机的监测控制和信息管理由工业PC控制机来完成,除此,亦可显示电站系统任何运行过程的全部信息,并存储在存储器中,必要时可以被其它系统调用。在上位机上可以修改系统某些设置参数,并能以指令的形式传递到下位机中,来对电站运行过程进行控制。系统操作站是系统的人机接口,是控制系统与操作管理人员的接口界面[10]。
本文所设计的集散式电站管理系统将各台发电机组的控制功能分散化。两台PLC的控制作用由工业PC机进行协调,来完成整个电站的监控任务。
集散式船舶电站管理系统的主要优点是以数据通信为纽带,完成过程的分散控制、监控和信息集中管理等一系列工作。另外,本系统还具有如下优点[11]:
(1改善了系统的运行可靠性,单元故障只影响局部,而且具有自诊断、报警功能;
(2构成灵活,扩展方便。采用了标准的硬件模块和软件模块,可以灵活组建,而且采用了局域网,系统扩展十分方便。
2.3.2 信号的采集及处理
PLC与发电机组之间的信号传输与电网、发电机和柴油机之间传递的信号如下图所示[9]:
图5 PLC与发电机组之间的信号传递图
(1关于电网的信号
电网电压、总电流、总电网频率、频率和有功功率及各空气开关线圈的开关状态。
(2关于发电机的信号
发电机端电压、电流、频率、有功功率、发电机电压与电网电压的相位差和发电机绕组温度。
(3关于柴油机的信号
起动空气瓶压力、滑油温度和压力、各缸排烟温度、排烟总管温度、冷却水压力和温度和柴油机飞轮转速。
(4PLC测控单元的控制信号(模拟量和开关量
柴油机组升速和减速脉冲、柴油机组起动和停机、发电机并网合闸和脱网。
2.3.3 检测单元的设计
机组的测量控制单元包括模拟量输出/输入、开关量输出/输入、键盘输入、声光报警等。测量控制单元原理框图如图下所示[12]:
数据采集单元主要采集信息有:电压、频率、相位、温度、压力、液位、转速和功率等,及时反映控制对象的状态,发出必要的调节指令,以满足控制要求。上位的工业控制机可以实现控制、显示、记录和打印的功能。
3集散式船舶电站管理系统的功能流程
本文首先把集散式船舶电站管理系统的功能划分为不同的模块,并把它们作为子程序,设计实现这些子程序的流程图,然后,主程序将这些子程序有机结合,来完成对电站的自动化管理。设计的各主要模块有:自动起动模块、并车运行模块、调频调载模块、重载询问模块、自动解列模块和自动停机模块。
系统主程序的工作原理:自动巡回检测电站的主要参数和工作状态,针对不同的参数和状态做出逻辑分析和综合计算,判断当前需要完成哪些工作,从而决定调用哪一个功能子程序来完成该工作,被调用的功能子程序一旦执行完毕,又返回主程序中继续巡回检测,整个系统就如此反复地运行[13]。
3.1机组的自动起动模块及流程图
要起动发电机机组的情况有:电站储备功率不足需要增加机组时、运行机组故障需要换机时、或者电网失去电时。对自动化系统的电站就会自动发出起动指令。下图为具有三次起动功能的起动流程[2]:
图7 发电机组起动程序流程
当系统检测到电站储备功率不够时,就会产生增机指令,与此同时需起动机组起动的逻辑条件也应被检测,只有起动的逻辑条件满足,才发出起动指令。当检测到机、电故障时,根据故障的级别进行处理,若是严重故障,先停故障机,在起动备用机;若是较严重故障,先起动台备用机组,并网后解列故障机。在自动起动过程中,还必须对机组是否成功起动进行检测,若不是三次起动,在一定时间间隔后,重新起动;若机组起动三次仍不成功,则向上位机报告,联系另一台PLC,起动其相应的机组。同时,发出“起动失败”的声光报警。在起动备用机组用完的情况下,发出“备用机组用完”的指示报警。机组起动成功后,在一定时间未建立电压,则停机和发出声光报警。若电压成功建立,则转入单机调频程序或自动并联程序。
3.2并车运行模块及流程图
投入电网并联运行的发电机,不能与电网立即接通,否则将导致并车失败,严重时会导致全船失电,机组也会受到电磁的和机械的有害冲击。因此,并车时应使合闸冲击电流最小,合闸后能迅速进入同步并联运行[14]。为此并车必须满足的下列条件:
(1检测电网与待并发电机的电压差、频率差和相位差,当不符合并联运行要求时,继续巡回检测。
(2检测电网与待并发电机的电压频率差,并根据频差对待并机频率发出调节信号,使两者之间频率差减小,当其与电网频率接近设定要求时,就可满足合闸条件。
(3当相位差、电压差和频率差在系统设定范围内时,提前发出合闸指令,实现自动准同步并联运行。并车合闸流程图如下:
图8 并车合闸流程
从上图中可以看出,当接到并车指令时,系统分别先检测电网和待并机电压差、频率差和相角差,而实际操作电站要按船舶电站的规范要求设定。规范要求的并车条件:电压差整定范围为±5% U额定;频率差整定范围为±0.2Hz;相位差为15°的电角
度。主开关接到指令后,从开始动作到主触头闭合要经过一定的时间,考虑的这个问题,合闸指令应该提前发出。要根据主开关合闸时间来确
定设定的提前时间,可用核定超前时间法。合闸时间越短越有利于同步操作,而PLC按扫描的原理工作,因此PLC系统的运算周期就是PLC的扫描周期。而PLC 控制器的运算数度都在每千步逻辑指令在1ms以内。
用恒定超前时间法发出合闸指令,先把电网和待并机的正弦电压通过波形变化变为同频方波,然后对电网电压和待并机的电压检测计算,来得到合闸指令提前时间。原理如图所示[15]:
若设主开关的设定值为t则有如下关系:
△t=t2(T电网-T待并机/ T待并机
从上式中可以看出,用算出的T电网-T待并机和设定的主开关固有时间t,就可得出待并机滞后时间△t。在待并机频率大于电网的频率的情况下,△t值是不断的在减小的,所以测得△t值小于计算出的△t值时发出合闸脉冲。
3.3调频调载模块及流程图
调频调载又叫自动负荷分配,它的基本功能是自动维持电网的频率恒定,按参与并联运行各机组的容量以既定的比例分配各机组的负荷。当接受到“解列”指令时,能自动控制负荷转移,待其负荷接近5%额定功率后,使其主开关跳闸脱网[16]。船舶电站系统由于负载经常变化,特别是在大功率的起动和停止时,将引起运行机组的转速的变化,从而引起电网频率的变化。发电柴油机本身具有调速器,可以保证转速处于规范之内。
现代船舶电站为提高供电质量,大多在电站中装有自动调频调在装置(简称频载调节器,在调速去动作之后存在固定偏差时,在进行调解。频载调节器的控制信号是频率差与功率差的合成信号,经放大、判别后控制伺服电机,来调节发电机油门来调整转速。可见,频率的调整及有功功率的分配可以有调速器和频载调节装置共同来完成。图中的A值由系统的调节精度决定,一般按并小于±2%、功率差小于±5%的标准来设定。电站供电质量由并联运行的机组频率的恒定和有功功率成比例分配所决定。维持电网频率恒定及有功功率转移可由原动机调速器改变油门的大小进行调节,也可另设调频调载单元。恒频和成比例分功流程控制图如下[2]:
电站频率的调节分为单机调节和并机调节,其实质都是改变柴油机油门的开度的大小。单机调节比较简单,只是调用单机调频程序,在此不用再做讨论。并机调节较复杂,要得到偏差值Δe(由电网和待并机的频率差和功率差组成,偏差值Δe作为调节信号。当偏差值的绝对值小于设定值时,调节过程结束,若偏差值小于零时,开大柴油机油门,使柴油机加速;当偏差值大于零时,减小柴油机油门,使柴油机减速。在两台机组并联运行时,电站负荷的频繁变化会引起电站频率的变化,而且负荷的分配也要比例,否则会造成逆功率,危害电站稳定供电。
3.4重载询问模块及流程图
重载询问:大负载投入电网前,管理系统将判断电网负荷与起动的大功率负荷是否超过运行机组的最大负荷率。若满足,则允许其启动,否则,应先起动另一台备用发电机,使之并网,储备功率达到要求,则允许其起动,若达不到要求则禁止重载起动信号。重载询问模块的功能是合理的管理电站,防止重载起动的冲击对电网造成故障,从而达到电站稳定连续供电的要求。
其流程图如下:
船舶电站及自动化 一、 电力系统的组成 1. 船舶电力系统主要是由电源、配电系统、配电装置、电网与负载 四部分组成，其单线图如图1-1所示。 MCCB 1MCCB 2 ACB 1 MCCB 3 G 1 MSB M 1 M 1MCCB 4 MCCB 5MCCB 6 ACB 2 G 2 ACB 3 G 3 ISW 1 ISW 2MCCB 10 380V/220V ISB IDSB DSB MCCB 7 DSB MCCB 8 MCCB 9 M 3 M 4 RSB EDSB MCCB E ACB E EG 380V/220V ESB EISB ET r T r 图 1-1 船舶电力系统简图 G 1、2、3-主发电机；EG-应急发电机；ACB-发电机主开关；ACB E -应急发电机主开关；MSB-主配电板；ESB-应急配电板；MCCB 1-10-配电开关；DSB-分配电板；RSB-无线电分配电板；MCCB E -应急配电开关；MCCB 1-2-隔离开关；ISB-照明配电板；EISB-应急照明配电板；IDSB-照明分配电板；EDSB-应急分配电板；T r -照明变压器；ET r -应急照明变压器。
电源：船上常用的电源装置是柴油发电机组和蓄电池。 配电装置：配电装置是电源和负荷进行分配、监控、测量、保护、转换、控制的装置。配电装置主要可分为主配电板、应急配电板、分配电板（动力、照明）、充放电板等。 电网：电网是全船电缆电线的总称。船舶电网根据其连接的负荷性质可分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网、弱电电网等。 二、电力系统的特点及对其基本要求 1.船舶电站容量较小 陆上电网容量一般在几百万~几千万千瓦，单机容量大多在数十万千瓦；一般远洋船舶主电站大多装三台发电机组，发电机容量为400~800KW。 船用发电机调压器、原动机调速器的动态特性与陆上发电机组相比具有较高的指标要求。有强行励磁能力，发电机组应能承受较大的过载能力。另外，由于船舶工矿变动也较频繁，因此对自动控制装置的可靠性也提出了较高的要求。 2.船舶电网输电线路短 船舶发电机端电压、电网电压、负荷电压大多是同一电压等级，所以输配电装置较陆上系统简单。因为船舶容积限制，电气比较集中，电网长度不长并都采用电缆，所以对发电机和电网的保护比陆上系统要简单，一般只设置有发电机过载及外部短路的保护，电网的保护和发电机的保护通常共用一套装置。 3.船舶电气设备工作环境恶劣
船舶电气与自动化 1.船舶照明系线的故障通常由一一造成。1短路，2断路，3接地 A.1 B.2 C.3 D.123 2.在EPC-50分油机控制系统中，时序控制的程序是----等操作。 A.注水，检漏，密封，分油，间断排水或排渣 B.检漏，密封，注水，分油，间断排水戒排渣 C.密封，注水，检漏，分油，间断排水或排渣 D.密封，检漏，注水，分油，间断排水或排渣 3.如图所示的三相电源是---，能提供----电压。 A.三角形连接/两种 B.三角形连接/一种 C.星形连接/两种 D.星形连接/一种 4.监视和检测货油舱油位的电路，应采用----电路。 A.本质安全型 B.小功率型 C.防护型 D.接地保护型 5.一般主机转速----额定转速，船舶晶闸管轴带发电机将停止运行。 A.≤10% B≤20% C.≤40% D≤70% 6.对工作面提供适当照度、创造良好的视觉环境是船舶一一一照明系统的基本特点. A.各类B正常 C.航行灯以外的所有 D.主照明和临时应急 7.关于电路板、电子元器件的焊接与装配的下列叙述，正确的是--- 1.电子元器件的安装插脚可焊接在电路板的任一面上; 2.焊接时，需要使用合适的助焊剂，最常用的是酒精; 3.焊接常用的工具是电烙铁 4.焊件要加热到熔锡温度，但也要考虑焊件能够承受的温度，有的集成电路不能长时间处于较高温度，这就要求焊接时控制焊 件的温度和焊接时间。 A.12 B.23 C.24 D.34 8.为保证电网频率、电压基本不变，两台相同容量的同步发电机解列操作的正确方法是----。 A.先增加继续运行机油门，再减小解列机油门 B.先减小解列机油门，再增加继续运行机油门 C.同时减小两机油门D。减小解列机组油门，增加继续运行机组油门，要同时调节 9.如图所示，当开关未闭合时，开关两侧的A点与B点间的电压是---伏，B点与C点间的电压是 -- A.0/ 12 B.0/ 0 C.12/ 0 D.12/ 12 10.控制线路中的某电器元件符号如图所示，它是一一一符号。 A.常开按钮触点 B.常闭按钮触点 C.延时触点 D.热继电器的常闭触点 11.关于基尔很夫(Kirchhoff)电压定率，说法错误的是--- A.适用于各种不同元件所构成的电路B_适用于任何规律变化的电压 C.交流电路电压定律表达式为:Eu=0 D.交流电路电压定律表达式为:Εu=0 12.同步发电机的自励恒压装置不具有一一一的作用。 A.同步发电机起动后，转速接近额定转速时，建立额定空载电压 B.当电网负载变化时，能按发电机容量按比例分配有功功牢 C.在负载大小变化时，能自动保持电压基本不支 D.在负载性质发生变化时，能自动保持电压基本不变
模块七船舶电站 教学目标： 1、具备根据图纸说明书等资料看懂电站各电力系统的组成、制定维护计划能力。 2、具备船舶电力系统操作、故障分析、故障判断和排除的能力。 第一单元船舶电力系统 一、船舶电力系统的组成 船舶电力系统是指由一个或几个在统一监控之下运行的船舶电源及与之相连接的船舶电网组成并向负载供电的整体。换句话说，船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载按照一定方式连接的整体，是船舶上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。 其电力系统单线图如图7—1所示。 1．船舶电源装置 电源装置是将机械能、化学能等能源转变成电能的装置。船舶常用的电源装置是发电机组和蓄电池组。 2船舶配电装置 配电装置是对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护、分配、转换、控制和检测的装置。根据供电范围和对象的不同，它可分为主配电板、应急配电板、动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。 3船舶电力网 它是全船电缆和电线的总称。其作用是将各种电源与各种负载接一定关系连
接起来。船舶电力网根据其所连接负载的性质，可分为动力电网、照明电网、应急电网和小应急电网等。 4负载 船舶电力负载即用电设备，按系统大体可分为以下几类： (1)动力装置用辅机：为主机和主锅炉等服务的辅机，如滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等。 (2)甲板机械：包括锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等。 (3)舱室辅机：包括生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等。 (4)机修机械：包括车床、钻床、电焊机和盘车机等。 (5)冷藏通风：包括空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。 (6)厨房设备：包括电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。 （7）照明设备：包括机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备和航行灯、信号灯以及电风扇等。 （8）弱电设备：包括无线电通信、导航和船内通信设备等。 （9）自动化设备及其他：例如，自动化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推进电动机、生产机械和专用设备等。 由上述不难看出，船舶电力系统的核心（电站）主要是主发电机和主配电板。这是因为船舶主发电机的控制和监测等功能均由主配电板完成的，这是船舶电站的特征之一。因为船舶配电的主要功能也是由主配电完成的，所以主配电板是电力系统的主要组成部分，是保证供电质量的关键。配电装置与电力网是密切相连的，其主要任务是根据各用电设备（负载）的性质和容量便是的选择供电方式、电缆和开关。 电力系统必须合理选择保护装置，对电源（发电机）和用电设备（负载）加以保护，提高电力系统的供电连续性。 二、船舶电力系统的基本参数 船舶电力系统的基本参数是指电流种类(电制)、额定电压和额定频率的等级。选择合适的电气参数，可以保证船舶电力系统的可靠性和稳定性。
1.Graviner Mark 6型曲轴箱油雾浓度监视报警系统采用的是______。 A.检测透光度技术 B.机械旋转部件技术 C.光学测量、数字传输技术 D.分立元件技术 2.H级绝缘材料的耐热极限温度是______。 A.120℃ B.180℃ C.105℃ D.130℃ 3.______的方法不能用于电机调速。 A.变电源频率 B.变磁极对数 C.变电源电压 D.变电源相数 4.______励磁方式的直流电动机具有如图所示的机械特性曲线。 A.串励 B.它励 C.并励 D.复励 5.______是拆装后的电动机在投入使用前需要检查的项目之一 A.测量绕组绝缘电阻 B.起动电动机与电源容量的配合 C.测量空载电流 D.负载试验与温升的测定 6.______在船上被广泛用作辅机平台、主甲板和货舱口等处照明。 A.荧光灯 B.高压汞灯 C.普通白炽灯 D.汞氙灯 7.不经过分配电板，直接由主配电板供电的方式是______所采用的。 A.照明负载 B.部分重要负载 C.部分次要负载 D.小功率负载普遍 8.不论电路如何复杂，总可归纳为由电源，_______，中间环节三部分组成。 A.电阻 B.电容 C.电感 D.负载 9.采用灯光明暗法并车，只能判断出频差的大小，但无法判断出_______。 A.频差的方向 B.频差的快慢 C.相位差的大小 D.相位差的程度 10.采用同步指示灯的“灯光明暗法”来并车，灯光明暗的程度反映_____，灯光明暗的快 慢反映______。 A.频差／相位差 B.相位差／频差 C.电压表／频差 D.电压差／相位差 11.采用万用表测量停止按钮时，常在断电时拆下线路测量，如果测量值为______，则说明 需要更换按钮。 A.1xxx（测量溢出，xxx表示无显示） B.10Ω C.0Ω D.通断档报警 12.差温式（温升式）火警探测器是在______大于给定值情况下给出火警信号。 A.温度值 B.烟气浓度 C.温度升高率 D.烟气浓度变化量 13.常用的感烟式火灾探测器，为避免漏报其监视舱室顶棚的高度一般不超过______。 A.5m B.10m C.15m D.20m 14.传统低压供配电系统由于系统容量小，电网结构比较简单，用电负荷也相对较少，一般 采用_____的结构；现代船舶中高压供配电系统依据自身容量及对供电能力要求的不同，______结构都有采用。 A.放射形网络/ 放射形网络和环形网络 B.放射形网络和环形网络/ 放射形网络 C.环形网络/ 放射形网络和环形网络 D.环形网络/ 放射形网络 15.船舶从起锚到收锚过程中，负载最重的情况是______。 A.收海底锚链阶段 B.锚出土 C.收锚出水 D.锚入锚链孔 16.船舶的火灾探测器分布在被测现场，可以将如烟、光、热等物理量转换成与之对应的 _______，并传送到报警控制器。 A.烟信号 B.光信号 C.热信号 D.电信号 17.船舶电力系统的基本参数是指______。 A.额定功率的等级、额定电压和额定频率 B.电压等级、电流大小和功率大小 C.电流种类、额定电压和额定频率的等级 D.额定频率的等级、额定电压和额定电流 18.船舶电力系统中，发电机和用电设备的短路保护装置通常______。 A.采用热继电器
交通学院 2013届毕业生毕业论文（设计） 题目：基于PLC的船舶电站自动化 系统方案设计与实现 院(系)别信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师 二○一三年六月
原创声明 本人枝贺重声明：所呈交的论文“基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计与实现”，是本人在导师洋的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者(签字)： 日期：年月
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作为主要控制装置，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、调频调载以及机、电故障处理等；上位机进行机组的并联运行、解列、重载询问等。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
Abstract This thesis take marine electric power plant which base on two generators for an example and designed a distributed control system after discussed the function and requirement of automatic ship power station. The station uses PLC as main control device and industrial computer as management device. This thesis make the control function modular firstly, and then designed each module control process, combined the modules organic finally in order to realize the synthetic 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 automatic 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 of distributed control and central management. Key Words: Ship Power Station, Automatic Control System, PLC
船舶电站试题 单位姓名工号 一．填空题 1．船舶电站是由和组成，是船舶电气设备的核心。 2．船舶电力系统主要由、、和四部分组成。 3．电压的主要指标有和两个。 4．电力系统运行的电能质量指标是电压和频率的稳定度。电压的稳定度由保证；频率的稳定度由保证。 5．励磁系统是指向同步发电机励磁绕组供电的和构成的总体。 6．船舶电站主要参数：、和三个电气的主要参数，其决定了电站工作的可靠性和电气设备的重量、尺寸和价格等。 7．同步发电机的同步是指发电机与的转速严格一致，只有在同步条件下才能进行能量转换。 8．电枢反应是指对的影响。 9．船舶交流发电机励磁系统按换能器类型可分为和两大类。10．“相复励”励磁系统是指发电机的励磁按照和来激励的。11．船舶电站按电流分类可分为和；按用途分类可分为和。12．船舶主配电板是由、、和组成，是船舶电力系统中最主要的配电装置。 13．船舶电力网是由、和以一定的联接方式组成的整体，也可以说是指全船电缆和电线的总称。发电机所产生的电能就是通过船舶电网配送到船舶各部分用电设备。 14．船舶配电网络是指主配电板及应急配电板到用电设备的网络。通常称到之间的网络为一次网络；到之间的网络为二次网络。 15．船舶配电方式又称电网的结线方式，就是指、和之间电缆的连接方式。16．一次配电电网结线方式一般有、和三种方式。 17．船舶配电网络根据用电设备的不同可分为、、、和。18．船舶电缆的选择应根据敷设场所的的环境条件、敷设方法、和等因素来考虑。19．继电器保护装置一般由、和三部分组成。 20．船舶电网短路保护的选择性多采用和混合使用。为了确保电网短路保护的选择性，主配电板到各用电设备应限制保护级数，对于动力负载不得多于级；对于照明负载不得多于级。 21．为了保护电网的正常运行，无论是照明电网还是动力电网，对绝缘电阻一般要求大于。22．船舶电网的保护就是指系统出现或时对电缆的保护；交流电网中尚有防止岸电供电时的和。 23．交流发电机并联运行时必须满足一定的条件，即、 和。 24．根据对发电机参数的检测以及合闸操作程序的不同，交流同步发电机有三种并车方法：即、和。 25．自励恒压同步发电机的起压必须满足两个条件：即和 。 26并联运行发电机组在负载转移的过程中，维持电压恒定以及无功功率的转移是由来保证的；而维持电网频率恒定及有功功率转移是由来实现的。27．根据船舶电站三个电气的主要参数来选择哪一种等级，应遵照二个原则：即和。 28．船舶电站综合自动化的主要任务是保证供电的和，同时也能提高。29．船舶电站自动化按其功能程度可分为三级：即、和。30．我国规范规定，船舶发电机主要设有和保护，对有并联运行可能的船舶发电机还应设和。 二．选择题 1．我国规范规定：交流船舶主发电机的稳态电压调压率不应大于（）。 A．±2.5% B．±3.0% C．±2.0% D．±3.5% 2．我国规范规定：交流船舶应急发电机的稳态电压调压率不应大于（）。 A．±2.5% B．±3.0% C．±2.0% D．±3.5% 3．分配电箱的供电路数不宜太多，以防止该线路发生故障将导致很多设备停电，一般情况下最好不要超过（）路。 A．12 B．10 C．8 D．6 4．“海规”规定，客船及（）总吨以上的货船应设有独立的应急电源。 A．300 B．400 C．500 D．600 5．临时应急电源的蓄电池的容量应能保证连续供电（）分钟。 A．30 B．60 C．90 D．120 6．某船电站的额定电压为交流450V，其主配电板和应急配电板中的裸主汇流排每一相之间的最小爬电距离为（）mm。 A．20 B．25 C．30 D．35 7．当船舶主电源供电失电时，应急发电机应能自动起动和自动合闸供电，时间最长不超过（）秒。 A．30 B．50 C．45 D．55 8．用万表测量出电源电压为交流220V，则其最大值是（）V。 A．400 B．380 C．311 D．220 9．并联运行的交流发电机无功功率最大允许偏差是（）%。 A．5 B．10 C．15 D．20 10．并联运行的交流发电机有功功率最大允许偏差是（）%。 A．5 B．10 C．15 D．20 11．为了适应选择保护的需要，要求交流发电机的稳态短路电流必须大于（）倍发电机机额定电流。 A．2 B．3 C．4 D．5 12．我国规范规定，并联运行的交流发电机应设有延时3~10秒动作的逆功率保护；原动机为柴油机，其并联运行的发电机逆功率脱扣值为发电机额定功率的（）%。 A．2~6 B．8~10 C8~15 D．6~10 三．判断题 1．主配电板面板上的发电机功率表读数就是指有功功率。（） 2．主配电板面板上的发电机电流表读数就是指有功功率电流。（） 3．发电机的励磁电源由发电机本身提供的励磁系统称为自励系统。（） 4．需要并联运行的交流发电机，其柴油机调速器的稳定调速率应尽量相同。（） 5．平均功率就是有功功率。（） 6．两台交流发电机并联时，功率因数偏高的发电机所承载的负荷较大。（） 7．柴油发电机组的瞬时调速率应不大于原动机额定转速的10%。（） 8．方向和大小固定不变的电流叫直流电。（） 9．方向和大小都变化的电流叫交流电。（） 10．并联运行的交流发电机无功功率的调节是通过调整柴油机调速器来实现。（） 11．船舶电站的三个主要参数是指电压、电流和功率。（） 12．船舶电站的系泊试验主要包括主（应急）发电机组的调试及主配电板（应急配电板）调试两大部分。（）
船舶电气与自动化 1.船舶照明系线的故障通常由一一造成。1 短路，2 断路，3 接地 A.1 B.2 C.3 D.123 2.在 EPC-50 分油机控制系统中，时序控制的程序是----等操作。 A.注水，检漏，密封，分油，间断排水或排渣 C.密封，注水，检漏，分油，间断排水或排渣 3.如图所示的三相电源是---，能提供----电压。 B.检漏，密封，注水，分油，间断排水戒排渣 D.密封，检漏，注水，分油，间断排水或排渣 A.三角形连接/两种 B.三角形连接/一种 C.星形连接/两种 D.星形连接/一种 4.监视和检测货油舱油位的电路，应采用----电路。 A.本质安全型 B.小功率型 C.防护型 D.接地保护型 5.一般主机转速----额定转速，船舶晶闸管轴带发电机将停止运行。 A.≤10% B ≤20% C.≤40% D ≤70% 6.对工作面提供适当照度、创造良好的视觉环境是船舶一一一照明系统的基本特点. A.各类 B 正常 C.航行灯以外的所有 D.主照明和临时应急 7.关于电路板、电子元器件的焊接与装配的下列叙述，正确的是--- 1.电子元器件的安装插脚可焊接在电路板的任一面上; 2.焊接时，需要使用合适的助焊剂，最常用的是酒精; 3.焊接常用的工具是电烙铁 4.焊件要加热到熔锡温度，但也要考虑焊件能够承受的温度，有的集成电路不能长时间处于较高温度，这就要 求焊接时控制焊 件的温度和焊接时间。 A.12 B.23 C.24 D.34 8.为保证电网频率、电压基本不变，两台相同容量的同步发电机解列操作的正确方法是----。 A.先增加继续运行机油门，再减小解列机油门 B.先减小解列机油门，再增加继续运行机油门 C.同时减小两机油门 D 。减小解列机组油门，增加继续运行机组油门，要同时调节 9.如图所示，当开关未闭合时，开关两侧的 A 点与 B 点间的电压是---伏，B 点与 C 点间的电压是-- A.0/ 12 B.0/ 0 C.12/ 0 D.12/ 12 10.控制线路中的某电器元件符号如图所示，它是一一一符号。 A.常开按钮触点 B.常闭按钮触点 C.延时触点 D.热继电器的常闭触点 11.关于基尔很夫(Kirchhoff)电压定率，说法错误的是--- A.适用于各种不同元件所构成的电路 B_适用于任何规律变化的电压 C.交流电路电压定律表达式为:Eu=0 D.交流电路电压定律表达式为:Εu=0 12.同步发电机的自励恒压装置不具有一一一的作用。 A.同步发电机起动后，转速接近额定转速时，建立额定空载电压 B.当电网负载变化时，能按发电机容量按比例分配有功功牢 C.在负载大小变化时，能自动保持电压基本不支 D.在负载性质发生变化时，能自动保持电压基本不变
船舶电站自动化课程设计 题目1：船舶电力系统的短路计算 设计要求： 1短路计算概述 在船舶电力系统实际运行中，短路故障是难以避免的。当船舶电力系统中住配电板的母线或某一干线发生短路时，在母线或某一干线上将出现比正常值大许多倍的短路电流。在发生短路故障时，系统的总阻抗减小，在短路计算时，一般考虑最严重的短路即金属性短路，故系统阻抗减小的程度仅和短路点在系统中的位置有关，短路点距离电源越近，则系统的总阻抗就越小，短路电流值也就越大。即使短路时所经理的时间很短，很大的短路电流所产生的机械应力和热效应，也可能使发电机以及其他电气设备受到损坏。此外，大的短路电流也会使电网电压大为降低，以至用电设备的工作受到影响，例如使正在运转的电动机停止运转。 船舶交流电力系统短路计算目的如下： （１）校核所选用的配电电器的短路接同能力和短路分断能力 （２）校核汇流排等元件的电动力稳定性 （３）为电力紫铜选择保护的设计和整定提供依据 （４）确定是否需要采取必要的限流措施 在船舶交流电力系统中有单相接地短路（中性点直接接地系统）、两相相间短路、两相两点接地短路和三相短路。陆地上110KV及以上电力系统都采用架空电线缆线路且都是中性点直接接地系统、发生单相接地短路的故障率最高；而船舶电力系统大多采用三相绝缘系统，故发生三相对称短路的故障最大，也是我们研究的重点。至于三相系统发生不对称短路时，其短路电流可按下列原则处理： （1）发生两相短路后第一半周期的短路电流，可取为响应的三相对称短路时短路电流值的0.866倍。 （2）在重型点接地的交流电力系统中，发生单向短路后第一个半周时的最大短路电流，可认为近似等于响应的三相对称短路时的短路电流值。 2短路计算系统统图和相对值 2.1短路计算工况的选择 短路计算应该选择电力系统短路最严重（数值最大）工况下进行，这个工况应该是：投入发电机的额定功率总和为最大；发电机组处于长期并联运行状态；投入工作的异步电动机负荷额定功率总和为最大；发电机组的其始负荷最大。 短路极端系统图的绘制：短路计算系统图应该根据所选计算共矿和船舶电力一次系统绘图制。通常采用系统单线图。计算图中包括： (1)并联工作的发电机 (2)用一个等效电动机表示电动机负载。 (3)相应的导电部分，如开关、电器和变压器等。 (4)所选择的短路计算点。
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B【单选】有一台量程为0?10MPa，精度为0.5级仪表，其最大绝对误差为__________ A. O.IMPa B.0.05MPa C.0.5MPa D.0.2MPa A【单选】主配电盘上的船用电压互感器与电压表配套使用，电压表刻度盘的刻度是按发电机线电压值给定。若该电压表读数接近满刻度，互感器副绕组实际的电压值应是接近 A. 100V B.380V C.400V D.220V A【单选】PT100温度传感器的电阻值________ 。 A. 随着温度的升高而增大 B. 随着温度的升高而降低 C. 随着温度的减低而增大 D. 不随温度而变 C【单选】交流执行电动机的转子制成空心杯形转子的目的是 ____________ 。 A. 增加转动惯量，使之起、停迅速 B. 拆装方便 C. 减少转动惯量，使之起、停迅速 D. 减少起动电流 C【单选】_______ 属于模拟量报警控制单元而不属于开关量报警控制单元。 A. 延时环节 B. 逻辑判断环节 C. 测量和比较环节 D. 延时环节和逻辑判断环节 A【单选】气动主机遥控系统的常见逻辑控制元件包括放 ______ 。①二位三通阀②联动阀③速 阀④双座止回阀⑤单向节流阀 A. ①②④ B. ①②⑤ C. ③④⑤ D. ②③⑤ D【单选】在定值控制和改变给定值的控制系统中，符合动态过程品质要求的衰减比和超调量分另寸应为_____________ 。 A. 1:4 , d p> 1 B. 1:2 , d p>0 C. 4:1 , d p v 1 D. 4:1 , 0v d p v 30%
浅谈船舶电气自 动化现状及发展 趋势 刘承民 都基盛 高 飞 刘 昆 （大连船舶重工集团有限公司） 前言 ：船舶电气自动化（以下简称船舶自动化）就是通过采用计算机微处理装置，解决船舶手工操作所不能达到安全可靠的精细管理为目的，帮助船员频繁巡回检测机械设备运行状况和航行工况，并早期发现故障，避免船员在恶劣工作环境条件下的疲劳，使船舶安全、高效、可靠的营运。 关键词： 船舶 自动化 发展趋势 概述 船舶自动化的明显标志就是把自动控制技术、微电子技术、信号处理技术、电子计算机技术及其网路接口技术用于船舶通讯导航自动化、机舱自动化、干 / 液货装卸载自动化等系统的监测与控制。通讯导航自动化是指雷达、、卫星定位、自动舵、航迹跟踪等实现自动驾驶。机舱自动化是指主机和发电机各种参数和工况的自动监测、报警、控制，以及各种辅机的集中自动控制、自动调节，火警探测及自动灭火，实现“机舱周期无人值班”。干 /
液货装卸载自动化是指辅锅炉、惰气、货油泵、压寨泵、阀门、液位、船舶强度和浮态等自动监控系统。 1 、船舶自动化的构成 船舶自动电站（船舶馈电中枢系统 PMS ）。 机舱集中报警监测装置（对主机及辅机的运行状态进行集中监控）。 主机遥控装置（对主机进行远距离控制，如在驾驶室、机舱集控室控制主机）。 船体应力监测（船舶货舱的剪力、弯矩力安全监测系统）。 干 / 液货装卸载自动化（液位测量、阀门控制、货油泵、压载泵、惰气系统、装载计算）。 通讯导航系统（雷达系统、电子海图、自动舵、电罗经、航行记录仪、 GPS(DGPS) 、自动识别系统等。通讯系统：卫通、 VHF 电话、桥搂值班报警系统、 GMDSS 等。按照 DNV 入级符号分为： NAUT-OC （大洋一人驾驶）、 NAUT-AW （所有海域一人驾驶）、 NAUT-OSV 海洋工程船一人驾驶） 冷藏集装箱监测报警（冷藏集装箱监测采用传统的四极监测系统或电力载波系统(PCT)
宁波大学海运学院 2011届本科毕业论文(设计 基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计Design of Automatic Control System of Marine Ship Power Station Base on PLC 诚信承诺 我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名: 年月日 目录 1绪论 (1 1.1船舶电站自动化系统 (1 1.1.1 船舶电站的组成及特点 (1 1.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状 (1 1.2 PLC在船舶电站自动化系统中的应用 (1 1.2.1 PLC概述 (1 1.2.2 PLC的工作原理 (2 1.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势 (2 1.3 本文的主要内容和结构安排 (3
2船舶电站自动化管理系统 (4 2.1船舶电站自动化管理系统的总体构成 (4 2.2船舶电站自动化管理系统主要功能 (4 2.3集散式船舶电站管理系统 (5 2.3.1 集散式电站 (5 2.3.2 信号的采集及处理 (6 2.3.3 检测单元的设计 (7 3集散式船舶电站管理系统的功能流程 (9 3.1机组的自动起动模块及流程图 (9 3.2并车运行模块及流程图 (10 3.3调频调载模块及流程图 (11 3.4重载询问模块及流程图 (12 3.5自动解列和自动停机模块及流程图 (13 4船舶电站管理系统的监控单元设计 (15 4.1上位机监控系统功能 (15 4.2工业PC机控制软件和监测软件结构 (15 4.3设计监控界面 (16 4.4船舶电站自动化的发展展望 (17 5总结 (19
船舶电站怎样实现自动控制 现时船舶自动电站的功能较多，其中每一部分都有相对的独立性，由总体控制将各部工作有机地协调起来，组合成一个系统。在系统的安排上应充分利用各单元的独立性，使各系统运用起来更加协调。如某部分出现故障时，仍可利用其它单元实现局部自动化和半自动化。 船舶电站自动化系统的功能：通过起动发电机组的自动合闸投入电网，自动并列，使负荷低时自动解列，自动调频调载，自动卸除次要负载，自动报警等电气设备组成。 船舶电站自动化系统包括：1、船舶电站的综合自动化系统。2、一般综合自动化功能。3、自动电站的总体控制系统的主要功能。 船舶电站综合自动化的主要任务是保证供电的安全可靠和改善劳动条件，同时也能提高运行的经济性。现归纳如下： 1、船舶发电站的备用发电机组应能负荷超过单机负荷（通常 是>85%）时10秒内起动并自动投入电网供电（有两台机组并联时），应自动同步投入。 2、各发电机的自动开关能防止短路时的重复合闸。 3、当电网电压，频率持续变低及负荷持续超过预定的最大值或运行 机组发生故障时，应在集控室的主、辅机控制台发出报警，并发出起 动机组指令，使备用发电机组迅速自动起动并自动投入电网供电。 4、当船舶电站过载时，应能自动卸除次要负载。 5、能自动起动的多台发电机组应装有程序起动系统或人工选择开 关，程序起动系统在某机组起动失灵或不能合闸时，应能自动地将起 动指令转移给另一台机组。 6、船舶电站的自动控制或遥控失灵时，应能进行手动控制或本地控 制。 7、瞬态条件所反应的信号，（如电动机的起动电流）不应使发电机 组产生不必要的自动起动。 8、当故障断电后又恢复供电时，各电动机负载能按程序起动，以免 过大的冲击电流而使主开关跳闸。 9、废气透平台发电机系统应能控制加热器循环水，使主机功率变化 时仍能保证正常供电。 10、控制台应能起动和停止发电机组接通或切断跨接母线，控制两路
作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 1.Graviner Mark 6型曲轴箱油雾浓度监视报警系统采用的是______。 A.检测透光度技术 B.机械旋转部件技术 C.光学测量、数字传输技术 D.分立元件技术 2.H级绝缘材料的耐热极限温度是______。 A.120℃ B.180℃ C.105℃ D.130℃ 3.______的方法不能用于电机调速。 A.变电源频率 B.变磁极对数 C.变电源电压 D.变电源相数 4.______励磁方式的直流电动机具有如图所示的机械特性曲线。 A.串励 B.它励 C.并励 D.复励 5.______是拆装后的电动机在投入使用前需要检查的项目之一 A.测量绕组绝缘电阻 B.起动电动机与电源容量的配合 C.测量空载电流 D.负载试验与温升的测定 6.______在船上被广泛用作辅机平台、主甲板和货舱口等处照明。 A.荧光灯 B.高压汞灯 C.普通白炽灯 D.汞氙灯 7.不经过分配电板，直接由主配电板供电的方式是______所采用的。 A.照明负载 B.部分重要负载 C.部分次要负载 D.小功率负载普遍 8.不论电路如何复杂，总可归纳为由电源，_______，中间环节三部分组成。 A.电阻 B.电容 C.电感 D.负载 9.采用灯光明暗法并车，只能判断出频差的大小，但无法判断出_______。 A.频差的方向 B.频差的快慢 C.相位差的大小 D.相位差的程度 10.采用同步指示灯的“灯光明暗法”来并车，灯光明暗的程度反映_____，灯光明暗的快 慢反映______。 A.频差／相位差 B.相位差／频差 C.电压表／频差 D.电压差／相位差 11.采用万用表测量停止按钮时，常在断电时拆下线路测量，如果测量值为______，则说明 需要更换按钮。 A.1xxx（测量溢出，xxx表示无显示） B.10Ω C.0Ω D.通断档报警 12.差温式（温升式）火警探测器是在______大于给定值情况下给出火警信号。 A.温度值 B.烟气浓度 C.温度升高率 D.烟气浓度变化量 13.常用的感烟式火灾探测器，为避免漏报其监视舱室顶棚的高度一般不超过______。 A.5m B.10m C.15m D.20m 14.传统低压供配电系统由于系统容量小，电网结构比较简单，用电负荷也相对较少，一般 采用_____的结构；现代船舶中高压供配电系统依据自身容量及对供电能力要求的不同，______结构都有采用。 A.放射形网络/ 放射形网络和环形网络 B.放射形网络和环形网络/ 放射形网络 C.环形网络/ 放射形网络和环形网络 D.环形网络/ 放射形网络 15.船舶从起锚到收锚过程中，负载最重的情况是______。 A.收海底锚链阶段 B.锚出土 C.收锚出水 D.锚入锚链孔 16.船舶的火灾探测器分布在被测现场，可以将如烟、光、热等物理量转换成与之对应的
第26卷第3期江苏船舶V o.l26N o.3 2009年06月JI ANGS U S H IP June.2009船舶电站自动化管理系统分析 朱兴生1,庄肖波2 (1.镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司,江苏镇江212011;2.江苏科技大学江苏镇江212003) 摘要:介绍了船舶电站自动化管理系统的基本功能和实现方案,分析了各方案的优缺点,并着重阐述了利用集成电路构建逻辑电路制造的自控装置来实现电站自动化和同步发电机准同步并车PLC控制系统的工作原理、硬件组成及软件设计。 关键词:船舶;电站;发电机并车;可编程控制器 中图分类号:U665.12文献标识码:A 0引言 随着社会的发展,船舶电气化从直流到交流,电压等级从380V至3.3KV,以及船舶轴带发电机的应用,船舶电站自动化程度越来越高。船舶电站自动化装置从20世纪60年代采用继电器控制技术及其后来的晶体管分立元件控制技术,到70年代的小规模集成电路及其后来的中大规模集成数字,模拟电路控制技术,至80年代的微处理控制技术,90年代的PLC、微机控制技术,船舶电站已形成完善的船舶自动电力管理系统。各种实现方案都有其优缺点,我们要根据不同的船型和自动化等级要求,以及成本要求,来选择合适的电站自动化系统。 1船舶电站自动化的主要功能 船舶电站综合自动化的主要任务是保证供电的安全可靠和改善劳动条件,同时也提高运行的经济性。无论是分立元件、集成电路组成的、还是微机或PLC控制的船舶自动电力管理系统,其大致功能有: (1)发电机组根据负载需要,自动起动、投入运行和自动停车。 (2)发电机和电网母线自动同步和自动并车。 (3)实现电网电压和频率的自动恒定。 (4)并联运行机组间自动实现负载(有功和无功)的分配和转移。 (5)按电站负载情况能自动卸除或投入次要负载。 (6)重载控制。 收稿日期:2009-04-12 作者简介:朱兴生(1975-),男,镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司助理工程师,主要从事电气自动化工作;庄肖波(1973-),男,江苏科技大学电子信息学院硕士,讲师,研究方向为船舶自动化控制。 (7)发电机组运行程序的选择,以符合规定检修方案所给出的总运行时间。 (8)故障的自行报警自动保护与按一定程序自动投入相应的完好机组,并节除故障机组。 (9)自动巡回检测、报警和打印记录。 2目前几种电站自动化装置 (1)利用分立元件构建逻辑电路制造的自控装置。这种装置我国早在20世纪70年代已开始研制生产,如有自启停装置、调频调载装置及并车装置等产品。 (2)利用单片机系统开发的小型自控装置。我国各科研院所于20世纪80年代末开始研制,开发出各种功能的自控装置,如自启停、调频调载、并车等装置。 (3)利用集成电路构建逻辑电路制造的自控装置。如国外的DE I F、WOODWARD、S I E M E NS、SEL-CO公司开发的并车、调频调载装置。 (4)PLC系列电站自控装置。由于PLC本来就是为工业控制开发设计,具有开发简单、周期短的优点,而且还有对舰船电站的抗干扰能力强等优势,所以在国内的船舶上大量使用。 (5)利用工控微机开发的全自动监控装置。由于现代工控机具有极高的运行速度,功能齐全的外接电路板,大容量的存储空间,使其具有极强的控制能力。在它的基础上配合专业开发的外部信号处理板,使电站能够成为一个全自动的无人值守电站。 3电站自动化装置的分析与系统实现利用分立元件构建逻辑电路制造的自控装置该类产品经过数十年的发展,性能稳定可靠,但元器件复杂,易坏,维修困难,难以扩展构成全套的自控系
实用文档 D 可实现防止相序接错保护或断一相保护。【单选】采用 _______C-------------------------------------------------------------------------------- D.逆功率继电器 B.相序测定器 C.逆序继电器A.电压继电器 进行【单选】离子感烟火警探测器进行火警功能试验后，发出了火警报警，之后应______C复位。-------------------------------------------------------------------------------- 按火警探测器上的复位按钮A. 按火警探测器附近的火警复位按钮B. 在驾驶室火警控制板上的复位按钮C. 在集控室的控制台上按故障复位按钮D. ______。C【单选】关于电动锚机控制线路，说法正确的是 -------------------------------------------------------------------------------- 当主令控制器手柄从零位快速扳到高速挡，锚机电动机能立即高速起动A. 在抛锚和起锚时锚机电动机恒速运转B. 电动锚机控制线路具有短路、失压、过载、断相等基本保护环节C. D.锚机电动机不允许堵转 【单选】在主机遥控系统中，驾驶台与集中控制室操纵部位联锁机构起作用，不能进行转D ______换的原因是。两处手柄都在正车位A. 实用文档
B.两处手柄都在倒车位 C.两处手柄都在停车位 D.两处手柄方向不一致 B【单选】有一台量程为0～10MPa，精度为0.5级仪表，其最大绝对误差为______。 A.0.1MPa B.0.05MPa C.0.5MPa D.0.2MPa A【单选】主配电盘上的船用电压互感器与电压表配套使用，电压表刻度盘的刻度是按发电机线电压值给定。若该电压表读数接近满刻度，互感器副绕组实际的电压值应是接近____。 A.100V B.380V C.400V D.220V A【单选】PT100温度传感器的电阻值______。 A.随着温度的升高而增大 B.随着温度的升高而降低 C.随着温度的减低而增大 D.不随温度而变 C【单选】交流执行电动机的转子制成空心杯形转子的目的是_______。 -------------------------------------------------------------------------------- A.增加转动惯量，使之起、停迅速 B.拆装方便 C.减少转动惯量，使之起、停迅速 D.减少起动电流 C【单选】______属于模拟量报警控制单元而不属于开关量报警控制单元。 A.延时环节 B.逻辑判断环节 C.测量和比较环节 D.延时环节和逻辑判断环节 A【单选】气动主机遥控系统的常见逻辑控制元件包括______。①二位三通阀②联动阀③速放阀 ④双座止回阀⑤单向节流阀 A.①②④ B.①②⑤ C.③④⑤ D.②③⑤ D【单选】在定值控制和改变给定值的控制系统中，符合动态过程品质要求的衰减比和超调量分别应为______。 A.1:4，σp≥1