船舶发电机组负荷功率自动控制系统设计(标准版)
船舶应急发电机基于PLC的自动控制系统的设计
见图 １ ，从 左 到 右 ， Ｇ 、 ， 主 发 电 机 ， Ｃ Ａ Ｂ 、 Ｇ、２ 是 Ｇ Ａ Ｂ 、Ｃ ： Ａ Ｂ 是 主 开 关 ， Ｂ 是 主 电 网 ， Ｂ 是 主 配 电 板 开 Ｃ ， ＭＳ ＭＣ
国船 级社 （Ｃ ）钢 质海 船 入级 与 建 造规 范 》 以 下简 称 Ｃ Ｓ《 （ 《 规范 》 关 于应 急 电源设 置 及供 电时 间 的规定 ， ） 远洋 货
船 多设 置有 应急 发 电机 ，以便在 船舶 主 电源 失效 时 向
《 规范 》 规 定设 备 （ 所 以下 称 “ 要 设 备 ” 供 电 ， 保 船 重 ） 确
关 、 急 发 电机 组 等 硬 件 基 础 上 ， 应 自主 设计 基 于 Ｐ Ｃ及 其 控 制软 件 替 代 继 电 器 （ 触 器 ） 应 急 电 站 自动 控 制 系 统 。 Ｌ 接 的
关 键 词 ： 舶 电 网 船 应 急 电站 Ｐ Ｃ 自动 控 制 Ｌ
Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｏ ａ ｉ ｅ Ｅｍｅ ｇ ｎ ｙ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｒ ｌ ｓｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｍ ｒｎ Ｓ ｒ ｅ ｃ ｎ ｒｔｒ Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｔｏｌ ｇ ｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｈ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｓｒ ｃ ： ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ｎ ｅ ｕ ｒ ｉ ｅ ｎ ｓ ｆ ｍａ ｉ ｍｅ ｇ ｎ ｙ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅ ｗ ｅ ｍｅ ｇ ｎ ｙ ｎ ｏ ｅｅ ｔ ｃ ｌ ｏ ｒｓ ｔ ｎ ａ ｄ ｍａｎ ｐ ｗｅ ｔ ｔ ｎ，ｈ ｓｐ ｐ ｒｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｅ ａｏ ｕｏ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｌ ｎ ｌｃｒ ａ ｗｅ ｔ ｉ ｎ ｉ ｏ ｒｓ ｉ ｔ ｉ ａ ｅ ｅ ｅ ｏ ｓａ ｍｅ ｇ ｎ ｙ ｇ ｎ ｒ ｔｒａ ｔ — ｏ ｔ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ｐ Ｃ ａ ｄ ｉ ｐ ａｏ ａｏ ｏ
船舶电站自动化
这些专门定义的控制功能键用于向PLC单元 发出PMA 71系统运行模式的选择命令和在系统 运行于半自动控制模式时发出对发电机组的控 制命令等。
使用这些功能按键取代了老一代自动化电 站主配电板上的常规选择开关和按钮，并用液 晶显示板来显示系统设置改变之后的状态，可 以使系统的自动功能更加灵活，各台发电机相 互控制的配合更加方便，也避免了传统硬件手 动选择开关的位置不能自动跟随软件控制而变 化的技术缺陷。
§16.3 船舶电站自动化主要功能简介
GENOP71单元在PMA 71型电力自动管理系统中 所承担的发电机保护和自动并车功能之外，还对 柴油发电机组的控制、船舶电网的监视和发电机 的保护、电网功率的进行管理。
操作键包括两类： 一类是通常的数字（字符）键、“SHIFT”、
“DEL”、“ESC”、“ENTER”和光标移动键等， 用于在查询和修改参数时输入信息。
另一类是在PMA71系统中，专门定义的功能键 “AUTO”（自动模式）、“SEMI”（半自动模 式）、“START”（起动发电机组）、“STOP” （发电机组停车）、“BREAK. ON”（发电机 主开关合闸）、“BREAK. OFF” （发电机主 开关断开）、“DISPLAY”（显示）、 “CONFIRM”（确认）。
TERASAKI公司的电力自动管理系统有 GAC-5 TYPE C、 GAC-16M等
各生产厂家的自动化电站产品在细节方面上会有不 同，但其主要功能还是基本相近的。
下面以SIMOS PMA 71型电力自动管理系统进行说明
16.2.2 SIMOS PMA 71型电力自动管理系统的系统组成
SIMOS PMA 71 型电力管理系统（以 下简称为PMA 71）是SIEMENS公司的新一代 电站自动化产品，安装于我国“泰安口” 等许多远洋船舶。
船舶电力系统的设计与实现
船舶电力系统的设计与实现近年来，随着电子技术的快速发展，船舶电力系统也逐步向着智能化、高效化、安全化的方向发展。
在这个趋势的推动下，船舶电力系统的设计与实现成为了船舶设计领域的一个重要研究课题。
一、船舶电力系统的基本组成船舶电力系统的基本组成包括发电系统、配电系统、控制系统和用电设备等四个方面。
发电系统：船舶的发电系统包括主发电机和备用发电机等。
主发电机是指通过柴油引擎或者涡轮增压器等驱动发电机输出电能，供应船舶各种电器设备的发电机。
备用发电机指的是在主发电机无法正常工作时进行备用供电的发电机。
配电系统：船舶的配电系统主要由主配电板、副配电板、柜架箱、插座、电缆、断路器、分段开关等部分组成。
主配电板是船舶电力系统的核心部位，主要是将发电机输出的电能进行分配，对各种用电设备进行配电。
控制系统：船舶控制系统主要由舵机、自动导航仪、变频器控制器、SHIP-TO-SHORE通信系统等组成。
通过对船舶的控制系统进行有效的设计与实现，可以实现船舶的运行控制、导航系统的自主导航、变频器控制器的精确控制等功能。
用电设备：船舶的用电设备包括船舶照明、船舶舱室空调、船舶动力舱设备、船舶厨房设备等。
每种用电设备都需要根据其功率、电压、电流等要求来进行设计和配置。
二、船舶电力系统的设计与实现船舶电力系统的设计与实现是一个复杂而又重要的过程，需要根据船舶的规模、设备要求、负荷分布、船型选择等因素进行综合考虑。
船舶规模：船舶规模的大小不仅直接影响发电机的数量和容量，也对配电系统和用电设备的设计带来了一定的挑战。
在小型船舶中，可以采用单一发电机组进行供电；而在大型船舶中，则需要考虑采用多台发电机组进行并网运行。
设备要求：不同的用电设备对电能的质量要求不同，例如，电动液压泵、电动舵机等设备在工作时对电源稳定性的要求较高，而LED照明灯等设备则对电源的电压级别要求较高。
因此，在进行用电设备的设计时，需要根据其工作特性进行适当配电和限电，以保障其正常运行。
船舶电力系统设计课件
• （6）为进行电力系统短路电流计算和大电动机 起动和发电机瞬态电压降计算。
• （7）电力网的电压降计算，校核所选用的电缆 是否满足系统电压降的要求，以保证用电设备 电源电压合乎要求。
• 船舶电力系统是船舶电气系统的之一，其电气系 统主要包括以下几大部分：
• 1、船舶电力系统——电源装置、配电和电力保护； • 2、电力拖动系统——船舶辅助机械电力拖动、起
锚缆机电力拖动和起重机等； • 3、舵机电力拖动系统； • 4、照明系统——照明系统和航引信号灯系统等； • 5、电力推进系统——电力推进系统主电路、励磁
主要经济发达国家的标准和著名的社团标准。 • 在船舶电方面有参考价值的先进国家标准有： • ——美国国家标准 ANSI • ——英国国家标准 BS • ——德国国家标准 DIN • ——法国标准 NF • ——日本国家标准 JIS • 其中美国国家标准基本上选自著名社团标准，如美国电气
与电子工程师学会标准（IEEE）等，这些标准比较简捷， 能及时的反映工业社会的要求和动向，内容更详细、具体， 具有一定的先进性。
原则上是一致的，可相互参考与借鉴。
第四节 设计应遵循的规范和标准
• （3）船舶专业标准 • 此标准又分为国家标准、部标准和企业标准三级 • a. 国家标准是由国家计量局发布的在全国范围内统一使用
的标准（JB） • 如：GJB755—81 电机基本技术要求 • GB1497—79 低压电器基本标准 • b. 部标准是由主管部门制订，发布个专业范围内的全国性
• （3）施工设计
• 施工设计是将技术设计付诸实实施而进行的面向 建造的设计，因而偏重于生产细节设计。这个阶 段需要绘制施工所需的全部图纸，提供电力设备 型号和材料的订货明细等。
基于PLC和PPU船舶电站自动控制系统设计
和电流、 发电机的有功功率、功率计 时器、汇流排的电压、 发电机和汇流排的相位角和报警信号等内容。首先 PP U 通过 检测或内 部逻辑运算得出这些数据， 将这些数据储存到固定 的地址中，然后通过 Pr ofibu s 协议配置的 GS D 文件将其传
递到主站 PLC 中；数据从主站 PLC 传到从站 PP U 中，主要 有功率调 节设定值、控制模式、频率 调节设定值、电压调节 设定值和无功功率调节设定值等，同样通过 GS D 文件传输。
1．主站和从站之间的通信框图 由于 S 7-3 00 PLC 具有主/ 从站接口，使用屏蔽双绞铜线很 方便与 P PU 进行连接。而分站 S 7- 20 0PLC 增加一个 EM 27 7 P rofib u s- DP 模块，即可以实现主/ 从站连接，具体框图见图 5。
总站 S7- 300PLC
Pr of i bus
数据块。 这样，主站可以与之交换任 何类型的数据。首先将
船舶电站自动控制系统的概述
１ 引言
船 舶 电站 自动 控 制 系 统 也 称 船 舶 电站 自动 管 理 系统 ，能 够监 测 电网重要 设备 的运 行状 态 ，控 制 发 电机 组 与主配 电板 。在各 工况 下 ，通 过对 电站 状 态 的合 理调 节 ， 确保 电站 持续 、 可靠 与 经济 的运 行 ， 保 证 电力 的持 续供给 与 品质 。随着 现代 船舶 电站 自
ＭＭＦ自动并 车和 ＸＰ Ｔ 自动 负荷 分配装 置 ： ７ ０年 代
后 ，形成 了功 能齐 全 、性能稳 定 的并 由数字 集成 电 路 和 线 性 模 拟 集 成 电 路 组 成 的 控 制 系 统 ， 如 Ｓ Ｉ ＭＥ ＮＳ公 司 生产 的 Ｅ Ｅ Ａ ． ２ ２ ；８ ０年代 ，随着 微 型
司 的产 品及 我 国上 海 船 舶运 输研 究 所 的 Ｃ Ｙ８ ８ ０ ２ Ｃ 等 ，这 些控 制系 统 在各种 船舶 电站 控制 中得到 了较
广 泛 的应用 。
型其他 船舶 提供 参 考。
关键词 ：船 舶 电站 自动控 制 Ｐ ＭＳ
２ 现 代 船 舶 电站 自动化 系统 的作 用 与 功 能
研 究 方 向 ：船 舶 电气 自动 化 。
６ 科技与 管理 ２ ０ １ ３ ／ ３
《 科 技 与管理 》２ ０ １ ３年 第 ３期 负荷 可直 接投 入 ，当 电 网功 率 余量 不 富裕 时需待 备 用 机 组启 动投 入 电网并 联运 行后 ，才允 许 大负荷 启
动。
等 电器 的状 态显 示在 显示 屏 上 ，形成 友好 的人 机 界
电 网及 并 网后执 行恒 频与 负载 分配操 作 。
船舶应急发电机自动控制中的故障解决对策
船舶应急发电机自动控制中的故障解决对策
成华;杨金富
【期刊名称】《船舶物资与市场》
【年(卷),期】2022(30)3
【摘要】在经济的推动之下,我国造船产业迅速发展,已经成为世界排名前列的造船大国。
本文主要围绕船舶应急发电机自动控制、故障解决意义、自动控制系统常见的故障以及故障解决对策等4个方面进行探究,在提高我国造船业竞争力的同时,结合先进的人机交互信息技术,设计出可靠的船用应急发电自动控制系统。
【总页数】3页(P67-69)
【作者】成华;杨金富
【作者单位】南通振华重型装备制造有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U665.1
【相关文献】
1.船舶应急发电机自动控制中的常见故障分析与排除方法的研究
2.PLC在船舶应急柴油发电机组中的应用
3.趸船小型应急发电机自动控制系统研究
4.船舶发电机组负荷功率自动控制系统设计
5.船舶应急发电机基于PLC的自动控制系统的设计
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船舶电力系统设计
32,500DWT散货船电力系统的设计简介李熙群（广东省江门南洋船舶工程有限公司）摘要：船舶电气设计的核心部分是电力系统的设计，主要包括：电站的负荷计算，发电机台数和容量选择，船舶电制的确定，电力一次单线图的绘制，短路电流的计算以及保护开关的选用等。
关健词：设计电力系统32,500DWT散货船32,500 DWT Bulk Carrier Design in Power SystemsXi QUN Li(Jiangmen Nanyang Ship Engineering Co., Ltd. Guangdong province)Abstract:The main part of electrical design is the design of power system in ship, including: Power load calculation, select the number of set and rated output of the generators, decide power system for shipping, mapping the primary power single-circuit, calculated short circuit current and selected protection Switch, etc..Key words: design power system 32,500 DWT bulk carrier前言船舶电力系统是船舶动力和控制的核心部分，随着船舶日趋向大型化、电气化、电子化发展，电力系统担负着给船舶推力、控制、通讯导航等设备提供电源的任务，其电源的质量和选配的数量直接关系到船舶操纵性、节能、排污等方面，所以船舶电力系统的设计是船舶电气详细设计的主要部分，本文以江门南洋船舶工程有限公司建造的3,5000DWT灵便型散货船的电力系统为例，介绍船舶电力系统的设计过程。
船舶电站及自动化控制系统
第一节
船舶电力系统基本知识
• 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择 2. 电站容量的确定与发电机组台数的选择 ⑴. 满足船舶在各项运行工况下用电量的需求 ⑵. 每台发电机组的最高负荷为80～85%左右 ⑶. 必须设有备用发电机组 ⑷. 一般应选用同容量同型号的发电机组 ⑸. 使用的发电机组台数应尽可能少些，一般选用三台发电 机组
6）根据上述计算，选择发电机组的功率和数量，并核算各工况下发电 机的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功率，最后用Pmax 来校验发电机的过载能力是否满足
第一节
• 五、船舶电网 1. 船舶电网的线制
三相三线绝缘系统 三相四线系统
船舶电力系统基本知识
M
a) 三相三线绝缘系统
M
利用船体作中性线回路的三相三线系统
船舶电站及自动化
第一章 船舶电力系统与配电装臵
第一节 船舶电力系统基本知识
第一节
船舶电力系统基本知识
• 一、 船舶电力系统的组成
电源∶ 电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装臵
配电装臵∶ 配电装臵是对电源和负荷进行分配、监视、 测量、保护、转换、控制的装臵 电网∶电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间 的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒体 负荷∶ 电动机、电加热器、照明等
图 1-5 MCCB t 2 , I21 M MCCB
G
ACB t 1 , I1 MCCB t 2 , I22
t 3 , I31 M MCCB M t I
3 , 32
船舶电网短路保护示意图
第一节
• 六、船舶配电装臵
船舶电力系统基本知识
1. 船舶配电装臵分类
⑴. 主配电板 ⑷. 岸电箱 ⑵. 应急配电板 ⑸. 分配电箱 ⑶. 充放电板
船舶电力系统设计规范
船舶电力系统设计规范1 范围本规范规定了船舶电力系统的设计依据、设计条件、设计准则、设计内容与方法以及电力系统图设绘要求。
本规范适用于本公司建造的常规船舶电力系统的设计。
2设计依据2.1 该船入级的船级社规范。
2.2 SOLAS公约及其它有关规则。
2.3 建造规格书。
2.4 全船总布置图。
2.5 机舱布置图。
3 设计条件3.1 电源装置该船的电源设备的技术参数及数量已确定，见表1。
表1 电源设备的技术参数及数量电源设备名称 技术参数 数量 主发电机 xxxxkW, AC450(400)V,60Hz/50Hz, 3相 X应急发电机 xxxkW, AC450(400)V,60Hz/50Hz, 3相 1 主变压器 xxxKVA, AC440(380)V/230V, 60Hz/50Hz, 3相 2变压器应急变压器 xxKVA, AC440(380)V/230V, 60Hz/50Hz, 3相 X艏部变压器 xxKVA, AC440(380)V/230V, 60Hz/50Hz, 3相 X 岸电箱 xxxA, AC440(400)V, 60Hz, 3相 1 日用蓄电池 x00AH, DC24V，船用型 1蓄电池应急发电机起动 容量按应急发电机制造厂标准，DC24V,铅酸型 1无线电用蓄电池 容量按GMDSS要求，DC24V, 船用型 13.2 发电机运行工况发电机运行工况已确定，见表2。
表2 发电机运行工况工 况 运行台数航行 X进出港 X装卸货 X停泊 X航行时打压载水或扫舱 X应急 X3.3 供电系统供电系统制式的确定取决于船舶建造规格书中的规定, 通常采用交流系统, 标准频率为60Hz或50Hz, 三相三线制绝缘系统, 应避免采用中间接地的三相三线系统, 装载具有危险等级的液货船不能采用中间接地的电力系统。
系统的标准电压如下:发电机： AC450V(60Hz)/400V(50Hz) 三相三线制绝缘系统电力系统： AC440V(60Hz)/380V(50Hz) 三相三线制绝缘系统通讯导航系统： AC220V 单相双线制绝缘系统, 24V直流照明系统： AC220V 单相双线制绝缘系统控制、报警： AC220V单相, 24V直流3.4 用电设备名称及功率电力系统设计前, 必须收集轮机、 舾装、 电气等专业的各用电负荷的参数, 填入AC440V、AC220V负载汇总表中，格式按附录A《AC440V、AC220V负载汇总表格式》4 设计准则4.1发电机的容量依据负荷计算确定, 单机的容量应确保航行时所需要的设备和其它重要负载的供电, 备用机组的容量也应满足上述的要求。
船舶电力系统频率及有功功率自动调整
Ii = 0
( U+ Upi) / R = 0 整理ppt
U= -Upi /n
各均功电阻R上的电压为 URi= Ii R =U+Upi=U+Kp Pi (Upi= Kp Pi )
/ = Kp Pi -Upi n
/ = Kp Pi - Kp Pi n
= Kp(Pi -Pi /n)
下平移，系统频率减小，直到f = fe， usri = 0，调整
完毕。
整理ppt
功率分配的调整
假设条件：均功分配过程中频率保持为额定值。 这样，频率变换器输出为零，“2、3”点等电位，功 率变换器可视为一个电压源，并忽略其内阻，见等 效电路。 各调节器的输入信号就是各自的均功电阻上的电压 信号。 设有n台并联运行，“3”到“1”端的电压为U 各均功电阻R上的电压、电流分别为Uri、Ii U=I1 R - UP1 = I2 R - UP2 = In R - Upn = Ii R - UPi
当 dn* / dt =0 频率恒定，说明功率平衡；
若负载增加，油门尚未变化，Pg*不变，功率平衡被破坏，
dn* / dt 0，频率下降
可见，负载变化时，整理要pp保t 持频率恒定，应相应地调整原动机的 油门，保持功率平衡。这部分工作由调速器完成。
2 （离心式）调速器基本原理及特性
A 结构：主要由飞铁3、套筒5、弹簧6、杠杆7、拉杆8组成
整理ppt
（3）要有一定的死区，防止工作太频繁 (具体电路)
整理ppt
2 自动调频调载的方法
1） 虚有差调整法 方框图：（三点式网络） 基本原理分析： 频率调整： 假设条件：各台发电机有功功率已均分
这样，“4”点为等电位，见等效电路。 若f > fe
船舶轴带发电机系统海试程序解析
船舶轴带发电机系统海试程序解析钱琨;马红军【摘要】轴带发电机系统因能有效利用主机的富裕功率,适合远洋船舶海上航行时使用.优越的经济性能使得其深受船东欢迎.为保证该系统的稳定可靠运行,需在船舶试航时对其各项性能进行试验.以71 900 DWT自卸船为研究对象,根据轴发系统工作原理,确定轴发系统海试负荷容量.通过对轴带发电机试验程序的梳理,解析了试验中关键技术的处理方法及案例,以供同类船舶试航时参考.【期刊名称】《船舶设计通讯》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P87-91)【关键词】轴带发电机;主配电板;干式负载箱;电站管理系统;柴油发电机【作者】钱琨;马红军【作者单位】中船澄西船舶修造有限公司,江苏江阴214433;中船澄西船舶修造有限公司,江苏江阴214433【正文语种】中文【中图分类】U665.110 前言71900 DWT自卸船是中船澄西船舶修造有限公司（中船澄西）为加拿大CSL公司建造的一艘高技术含量的自卸散货船。
该船配有1套AC 450 V/60 Hz/800 kW的轴带发电机系统（简称轴发）。
此轴发系统由低速机（定距桨）、轴隧式齿轮箱、轴带发电机及变频器组成，需主机转速达到62 r/min及以上才会给主配电板汇流排提供稳定的AC 450 V/60 Hz交流电源。
由于在主机码头系泊试验阶段，主机转速仅能达到40 r/min左右，因此轴发系统的试验需在海试过程中完成。
本文将对上述轴发系统的组成及海试主要程序进行梳理，并针对试验中的关键技术及试验方法予以解析。
1 轴发系统组成及轴发负荷容量确定该船轴发与主机轴系是通过弹性联轴节连接，由齿轮箱按1∶22的比例将轴发接入，交流发电机输出三相AC 590 V的交流电，输入轴发变频器，通过内部微型处理器对交流电进行整流、逆变及滤波等控制，转换为三相AC 450 V/60 Hz交流电输入主配电板汇流排。
主配电板的主汇流排在设计时考虑到分屏需要，通过汇流排上的分屏空气开关（ACB）实现主配电板左右两屏分屏供电，且3号主发电机组通过两个单独的空气开关（ACB）可分别接入左右屏。
浅析PLC的工作原理及其在船舶上的使用
浅析PLC的工作原理及其在船舶上的使用陈新华;印爱荣;张丹秋【摘要】目前在设计与制造船舶时,传统的数字电路板或控制电路板已经无法满足我国现代化的要求,而充分使用PLC则能紧密连接各个设备、控制室以及驾驶台等,实现对船舶的自动控制.基于此,首先阐述了PLC的工作原理,然后探讨了其在船舶中的具体应用,以供相关人士借鉴和参考.【期刊名称】《机电信息》【年(卷),期】2014(000)015【总页数】2页(P30-31)【关键词】PLC;船舶;控制系统【作者】陈新华;印爱荣;张丹秋【作者单位】江苏兆胜空调有限公司,江苏泰州225400;江苏兆胜空调有限公司,江苏泰州225400;江苏兆胜空调有限公司,江苏泰州225400【正文语种】中文0 引言PLC即可编程序控制器，主要优点为可靠性高、便于使用、设计花费周期短等，因此在我国各个行业中被广泛应用，例如钢铁、水泥、机械加工以及纺织等。
PLC 主要由硬件与软件构成，硬件部分主要包括电源、中央处理器、I/O单元（输入/输出）、内部储存器以及编程器等，软件则主要包括主板上各个I/O管理系统及操作系统。
先要将所需系统的编程工作做好，而后将其放置于PLC的内部存储器中，一旦系统启动便会自动运行，且该运行具有反复性。
对于PLC而言，其主要工作方式即循环扫描，每当系统内部出现一个状态改变就需要经历一个扫描周期，其时间一般在几到几十毫秒之间。
PLC的整个控制流程为：内部处理—通信—输入—执行—输出。
通过此流程将输入时所获信号予以加工处理，而后再将其送至输出环节，从而对设备的正常工作运行发挥指挥之效。
1 PLC的工作原理PLC的工作阶段主要包括输入采样、执行程序以及输出刷新。
1.1 输入采样阶段在此阶段，PLC会将收集到的所有信号拷贝于映像寄存器中，在此过程中要注意遵照其顺序，而后便进入执行程序阶段。
在此阶段即使输入状态产生了调整或者改变，寄存到映像寄存器中的所有内容与信号都不会发生变化，而输入状态若是出现变化，则只有在下个周期开展PLC的工作时才会被读入映像寄存器中。
船舶电站自动控制系统的设计分析
船舶电站自动控制系统的设计分析1. 引言1.1 研究背景船舶电站自动控制系统是船舶上至关重要的系统之一，其功能涵盖了船舶发电、能源管理以及船舶安全等多个方面。
随着船舶规模的不断增大和功能要求的提高，船舶电站的控制系统也变得愈发复杂和精密。
在过去的几十年中，船舶电站自动控制系统的设计和应用取得了许多进展。
随着现代技术的发展和船舶行业的不断发展，人们对船舶电站自动控制系统的性能和功能要求也在不断提高。
研究船舶电站自动控制系统的设计与优化，对提高船舶能源利用率、降低船舶运行成本、提高船舶安全性具有重要意义。
通过深入研究船舶电站自动控制系统的设计与分析，我们可以更好地了解系统的工作原理和特点，指导实际工程中的应用和改进，从而提高船舶的能源利用效率和运行安全性。
本文将对船舶电站自动控制系统的设计进行详细分析，并探讨其未来发展方向。
1.2 研究目的研究目的是为了通过对船舶电站自动控制系统的设计分析，探讨如何提高系统的性能和稳定性，以满足船舶在不同工况下的电力需求。
通过深入研究系统设计的关键要素和控制策略的选择，更好地了解系统的运行机理和优化方向。
通过对系统性能的分析和评估，找出系统存在的不足之处并提出改进建议，以提高系统的可靠性和效率。
最终，通过本设计分析的研究，为船舶电站自动控制系统的未来发展方向提供参考和借鉴，促进相关领域的技术创新和进步。
2. 正文2.1 船舶电站自动控制系统的概述船舶电站自动控制系统是船舶上的一个关键设备，其主要作用是监控和控制电站内部各种电气设备的状态和运行情况，确保船舶电力系统的安全稳定运行。
船舶电站通常由发电机、变压器、配电盘等组成，而自动控制系统则负责监测这些设备的运行状况，并根据需求进行调节和控制。
系统架构。
船舶电站自动控制系统通常包括监控单元、控制单元和执行单元。
监控单元负责收集各种传感器的数据，并进行数据处理和显示；控制单元则根据监控单元的数据进行决策和控制操作；执行单元则执行控制单元下发的指令，实现对电站设备的控制。
船舶电站综合控制系统的设计
船舶电站综合控制系统的设计1船舶电站系统可实现的控制功能1)同步发电机的单机控制．同步发电机的使用与维修;同步发电机的调频调压控制;发电机组自动启动、自动停机;发电机外部短路保护;原动机预润滑预热控制［3］．2)2台同步发电机组手动准同步并车操作．船舶电站面板上装有电压表、频率表、同步指示器．并车的条件是电压相等、频率相等、相位相等．手动准同步并车装置就是要测量及调整这些参数．同步发电机的电压、频率的调节通过变频器上的旋钮来改变原动机频率来调节，观察面板电压表、频率表的指示．检查2台发电机的相位角是否一直是通过同步表来指示．参数调整与发出并车命令均为手动控制．3)2台发电机组的自动准同步并车操作，如图1所示．通过电量变送器采集发电机端电压、频率、相位，将其转换为4～20MA电流，或0～5V电压进入到PLC的A/D模块变为数字量，将运行中的发电机参数(数字量)作为给定值，待并发电机的参数作为当前值，在PLC中进行PID运算，将运算所得的偏差通过D/A转换成模拟量来调节变频器，使2台电机的参数无限接近，达到允许并车的范围内，由PLC发出合闸命令．4)船舶自动化电站的自动保护功能．①过载保护：通过在操作屏上手动增加负载，使PLC接收一定的数据作出判断，并执行相应的卸载操作．②发电机外部短路保护：由并机模块来控制，当发电机电流为额定电流的5～10倍，瞬时动作，跳闸．③欠压保护：由并机模块控制．当电压低于额定电压的70%～80%时，跳闸．④逆功率保护：由逆功率保护继电器完成．⑤定子绕组内部短路保护，对于额定功率大于1000kW的发电机组，当发电机运行主开关未合闸时，发电机电流＞130%额定电流，则发电机自动消磁保护．5)船舶自动化电站的自动检测报警功能．①实时动态显示，柴油机的各项数据以及电路中的各项参数．②所有测量数据能自动记录，同时报警和消警信息也能自动记录．③报警通过“光”显示．④启动和停止的时候会带来参数的偏离，防止误报警．2船舶电站自动化控制系统的设计船舶电站自动化控制系统的设计，如图2所示．船舶自动化电站硬件系统：主要由触摸屏、PLC、变频器、岸电屏、并车屏、系统屏机组控制柜、电量变送器及同步发电机组构成．其中触摸屏、PLC、变频器为控制系统核心设备．通过操作触摸屏可对电站各项数据进行监控和各项功能的控制．监控界面通过实时动画、状态显示开关及数字和模拟表头显示，跟踪显示船舶电站的运行状态，利用其功能按键可以完成对电站设备的操作．发电机组设有机旁控制和远程控制功能．配有1台电脑，可实时监控整个系统的运行状态与数据的记录．系统设计基于Profibus－DP总线结构、传感器以及一些智能仪表采集现场的工作信号，这些工作信号经过信号变换处理后，送入PLC的信号处理模块．PLC再根据这些参数反映出的现场的工作状况进行控制．通过Profibus－DP总线，PLC的CPU模块可以周期性地自动交换FO模块的数据(过程映像数据交换)．而Profibus－DP总线又可与工业控制计算机相连，进行数据通信．这样工控机的操作指令就可以通过Profibus－DP总线下发给PLC，实现对现场设备的过程控制．而工控机作为操作控制级计算机，又可以协调与管理级计算机之间的通信，配合完成全船的综合监控．1)调试界面．触摸屏人机界面可以作为船舶自动化电站调试界面，显示电站运行的实时参数以及重要数据，可以作为系统调试时的重要依据．2)监控管理．监控管理可分为自动、手动与遥控3种方式：自动模式为PLC控制器根据船舶电站运行情况，自动控制和管理船舶电站的各个设备;手动模式为人工通过控制屏实现对电站的功能控制;遥控模式为操作人员通过船舶自动化电站人机界面远程遥控电站的设备运行．3)数据收集．系统通过各种传感器、互感器以及继电器等设备将船舶电站的各种数据、状态信息采集起来，传送给EDA 和PLC，并由各个仪表和人机界面显示出来．监控软件将数据存储起来，并传送给PC机．4)网络通讯．本系统采用Modbus通讯协议，通过网络通讯设备与PC上位机相连，将船舶自动化电站的数据及状态信息采集、传输、存储和处理，使数据资源在网内共享，便于实现系统的集散控制．5)信号通讯．设备通讯除上述采用以太网通讯以外，PLC与EDA主要以硬件接线和ＲS485通讯方式进行信息的相互传递．3结论船舶电站综合控制系统的设计。
船舶电力系统概述
控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。
2. 并车屏
并车屏用于交流发电机组的并联运行、解列等操作。主要由频率表 （电网和待并机）、同步表与同步指示灯及其转换开关、调速开关、 合（分）闸按钮、投切顺序选择和转换开关等组成。
3.负载屏
负载屏的主要功能是对各馈电线路进行控制、监视和保护，通过装 在负载屏上的馈电开关将电能供给船上各用电设备或分配电板。它 包括动力负载屏和照明负载屏。
（3）确定负荷系数，并计算各用电设备的实际使用功率；
（4）计算每一工况下各类负荷的总功率，按其同时系数计算 总负荷。在交流电制中，还需要计算无功功率和平均功 率因数；
（5）考虑5%的网络损耗，得出发电站的功率；
（6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
自动地切断故障电路或发出报警信号。
（5）对电路状态、开关状态以及偏离正常的工作状态进行 信号显示。
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一、 主配电板
负载屏
并车屏
发电机控制屏
图12-4 某轮主配电板的板面布置图
1. 发电机控制屏
用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组 均配有单独的控制屏。
其上部分装有测量仪表、转换开关、指示灯、主要电源 开关、原动机的调速开关和按钮等 ；
通常电动机的额定功率应略大于机械设备的额定功率
（2）机械负荷系数K2
K2
P3 P2
P3: 电机拖动的机械设备的实际使用功率
（3）电动机负荷系数K3
K3
P3 P1
K1 K2
e
（4）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率 P4
船舶电站自动控制系统的设计
备都需要使用电能， 因此在船上都配备有独立 的电 站 。随着船 舶 的 大 型化 和 自动 化 程 度 的 不 断提 高 ， 越 来越 多 的船 用设 备 需 要 电能 来 驱 动 和控 制 ， 使船
舶 电站 日趋 复 杂庞 大 。随着 船舶 向大 型化 和 多功 能
１ 船 舶 电站 自动 化 系统 的作 用
组；
化 的发 展 ， 船 舶 电站提 出的要求 也越 来越 高 ， 对 其发
展 的 突出标 志是 高容 量 和 自动化 ¨ 。 我 国的船 舶 电站 自动化 研 究 起 步较 晚 ， 目前 的 大 多数产 品 还 停 留 在 实 现 单 一 功 能 的 阶段 上 。２ ０ 世纪 ９ ０年代 以来 ， Ｐ Ｃ或 工 控 机 为 核 心 的 电站 以 Ｌ 自动 控制 系统 逐 步使用 在船 舶上 。船舶 电站 自动 控 制系 统集 成 了船 舶 电 站 的 能 量 管 理 和 状 态 监 控 显
（ ） 汇 流排 不 带 电 的状 态 下 ， 发 动机 组 自 ３在 使 动 接人 电网 ， 限 制在 该 状 态 下 有 两 台机 组 或 更 多 要 的机组 同时接 人及 短路 后 多次接 入 的尝试 ；
（ ） 电机组 自动准 同步并 车 ； ４发
［ 收稿 日期 ］０ ０—０ ２１ ５—１ ０ ［ 作者简介 ］ 范大鸣（ ９ ０ １ １８ ． １一） 女 ， ， 辽宁人 ， 讲师 ， 硕士研究生 ， 主要研 究方向 ： 电力电子与电力传动。 ３ ９
体积 质量 大 大减 小 ， 工作 可靠 性大 大 提高 ， 控制 方式
０ 引 言
船舶 犹 如 一 个 可移 动 的海 上城 市 ， 的许 多 设 它
也 由硬件 控制 变 为 以软件 控制 为 主 ， 功能 的组 合 、 使
船舶电站功率管理系统（PMS）的软件设计
船舶电站功率管理系统（PMS）的软件设计李金成;周泊龙;孙中岳;薛彩霞【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)023【摘要】为了适应船舶电站功率管理系统智能化、电气化、大数据的发展，本文提出了基于SQL2008数据库，采用模块化设计，支持后台管理的设计方案，并完成了软件系统的开发。
系统将电站划分为不同工作模式，在各自模式下，实现了对电站功率的分配，管理，监控。
通过现场调试表明：系统功能强大、运行稳定、方便升级、支持后台管理、人机交互友好。
%In order to adapt to the power management system on ship which is more intelligent,electrified and complex,i come up with a design which use the SQL2008 database, modular design,Support background management,and then i complete the software system.In the system can distribute govern supervise the power on ship.Filed test prove that the system is powerful,stable,convenient to upgrade,easy to do background management,and the interface is kind.【总页数】3页(P74-75,78)【作者】李金成;周泊龙;孙中岳;薛彩霞【作者单位】江苏科技大学计算机学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学计算机学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学计算机学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学计算机学院，江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TN27【相关文献】1.船舶电站监控系统软件设计 [J], 蒋晓峰;施伟锋2.船舶电站自动控制系统通信软件设计 [J], 李军政;吕井勇;刘擘3.基于Modbus总线的船舶电站实时监视系统通信软件设计 [J], 陈海明4.7800 kW自航绞吸挖泥船功率管理系统(PMS)研究 [J], 刘志阳;陈健;黄睿;彭世通5.电力推进船舶电站管理系统(PMS)的设计研究与应用 [J], 陈晓宁;王永珊;樊斌;祁江峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors.
（安全管理）
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船舶发电机组负荷功率自动控制
系统设计(标准版)
船舶发电机组负荷功率自动控制系统设计
(标准版)
导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。
生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。
当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。
"安全第一"
的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。
船舶发电机组的负荷性能测试，是船体制造过程中的一个重要环节。
相对于人工手动操作进行测试，采用模糊方式实现负荷功率的自动控制，极大的促进了船舶制造工艺的自动化进程。
本文介绍了盐水缸负荷系统，阐述了盐水缸功率、水电阻负荷功率、电抗器功率的自动控制系统设计。
盐水缸是船舶发电机组在进行试验时常用的负荷设备，在进行负荷试验时，往往会消耗大量的电能。
如果能够将这部分电能利用在电网中，就能够对大量的燃料消耗进行补偿。
但是，这样做的前提条件是需要一套复杂的变换设备，并且不能进行突加负荷试验。
目前而言，大多数船厂在进行复合型检测时，依然采用人工操作的方法。
传统的人工操作缺点在于用时长、数据不够准确。
结合盐水缸的实际情况，针对发电机组在试验过程中的电抗器和水电阻的负荷特点，使用模糊控制的方法能够实现发电机组负荷功率的自动控制。
而且，具有时间
短、超调量少、稳定性高的优点。
盐水缸负荷系统
盐水缸负荷系统由三个部分组成，分别是：PLC控制器、电抗器、2个水电阻负荷缸。
就国内的水电阻负荷缸而言，通常使用钢丝式的结构，工作方式是水面不动，极板进行升降。
这种方法在运行过程中可靠性不好，极板的升降容易使机械传动结构发生故障。
而本文中设计的盐水缸负荷系统采用气压储水式，即极板不动，通过液位的高度调节，来改变极板与水电阻的接触面积，从而实现对电流大小的控制。
功率大小和电流大小是正相关的关系，所以控制电流的大小，就能够控制负荷功率的大小。
工作缸内布置有工作极板，储蓄缸里装满了盐水。
当负荷需要增加的时候，充气的电磁阀就会打开，向储备缸内充气。
经过充气之后的储备缸气压会增加，在气压的作用下，有一部分的水就会通过连接的水管进入到工作缸内。
正因为这个原因，增加了工作极板和盐水的接触面积，从而增加了工作负荷。
当负荷达到了工作要求后，就会停止向工作缸内注水，于是极板和盐水的接触面积就会成为一个固定值，从而促进负荷的稳定。
如果想要减小负荷，储备缸上放气的电磁阀就会打开，工作缸内的水面比储备缸的水面要高，盐水在重力的作用下
就会返回到储备缸里。
于是，极板和水面的接触面积变小，促使荷载下降。
水电组负荷的调节具有延迟性，而且延迟时间和常数比较大，再加上没有自动平衡的能力，工作干扰因素多，对象的模型不容易确定导致可控性差。
所以，使用传统的PID方法，在系统稳定的时候能够有比较好的效果。
但是，一旦负荷处于比较大的波动时，对系统的控制就会产生麻烦。
在这种情况下，选择使用模糊控制方法，能够克服系统的非线性特性和时变特性，大大提高控制效果。
电抗器的选用是TKS型可调式，它能够通过伺服电动机带动传动机构，然后促使调压器的定子和转子产生一定的角度位移，从而改变电抗器内部绕组的合成有效匝数。
同时，会使电抗器的等值电阻发生变化，在调节电抗阻值的同时，能够在一定的范围内实现调节无功电流大小的目的，并且不会影响有功电流的调节。
水电阻负荷功率自动控制系统的设计
水电阻负荷的干扰因素多，变化大，想要实现系统的动态性能观测，就可以使用二维模糊控制器。
电流互感器在工作过程中，能够将实际的电流值从0到5A进行转换。
然后，通过电流变送器，将电流信号转换成为4—20mA信号，这
是PLC模拟输入模块能够识别的。
模糊控制器通过PLC的编程来实现。
模糊控制器通过将实际电流和给定电流进行比较后，得出偏差信号e和变化率ec，将精确的输入数字转化为模糊的隶属函数，于是就会把传感器的输入转换成知识库能够识别的变量。
现场操作人员制定出模糊规则，经过解开模糊的过程，就能实现对充气、放气电磁阀的开关和脉冲时间的控制。
于是，水电阻的大小得到调整，负荷电流的大小和功率大小就能够得到有效控制。
电抗器功率自动控制系统的设计
电抗器的性质是线性电抗器，它的特点有三个：第一，不会造成电源的波形发生畸变；第二，不会产生任何的电磁干扰；第三，不会被电磁波所干扰。
盐水缸功率自动控制系统的软件实现
在监控界面中设定盐水缸的电流值，并且将其发送给控制器PLC，就能够实现对盐水缸的电流值、液位进行实时监测，从而方便观察盐水缸自动控制的效果。
综上所述，在船舶发电机组负荷性能的测试中，针对水电阻负荷扰动较大的特点，通过设计和计算采用模糊控制的方法能够减小超调量，实现快速稳流的目标。
采用控制电机来带动电抗器的传动结构，
能够准确地输出输入无功电流。
在相关的实践中，这种方法显示出良好的效果，值得推广使用。
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