基于PLC的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)研究

林建民

摘 要：本文自主設(shè)計了一款基于PLC的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)，包括對硬件、軟件和關(guān)鍵部分的設(shè)計。該船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)實施系數(shù)并存儲起來，還能對故障進行檢測和排除，能提高工作人員的效率和電站監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)設(shè)計基本滿足船舶電站監(jiān)控設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：船舶電站;監(jiān)控系統(tǒng);PLC

為了提高船舶電站的穩(wěn)定性及工作效率，本文自行設(shè)計了一款基于PLC的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)，能有效改善船舶電站的工作效率并提高運行可靠性，對推廣PLC技術(shù)在船舶上的運用具有重要意義。

1 船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本文以440V和60Hz的船舶電站為例展開討論。為了滿足船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)需求，本文首先建立了該系統(tǒng)的整體框架。該系統(tǒng)包括設(shè)備層、監(jiān)控層和網(wǎng)絡(luò)層。設(shè)備層主要包括柴油發(fā)電機及其調(diào)速器、參數(shù)檢測傳感器、自動并車裝置和頻率調(diào)整和功率分配裝置等;監(jiān)控層主要包括PLC、控制計算機、報警裝置和運行界面等;網(wǎng)絡(luò)層主要包括，網(wǎng)絡(luò)線路、計算機和各種電子元器件等。本系統(tǒng)中選擇的PLC是由日本三菱公司生產(chǎn)型號為FX2N的PLC，主要對數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)控，當發(fā)動機啟動、停機、調(diào)速和并聯(lián)運行和機組出現(xiàn)故障時，進行故障分析和排除。PLC和計算機通過RS-485串口進行通信。監(jiān)控主站和各個分站通過MCGS軟件來進行通信。

2 基于PLC的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

從圖1的整體結(jié)構(gòu)可知，該系統(tǒng)的硬件部分包括控制計算機、3臺柴油發(fā)電機、報警裝置、自動并車裝置、頻率調(diào)整和功率分配裝置等。其中1號發(fā)電機和2號發(fā)電機發(fā)揮常規(guī)功能，3號發(fā)電機用做備用。控制計算機采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和觸屏技術(shù)，可以通過觸摸屏對計算機直接控制。在界面顯示上，PLC能將船舶電站的實際運行情況通過數(shù)字模擬的形式，生動形象的顯示出來，以便工作人員觀察和記錄。選用的型號為FX2N的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、處理效率高、穩(wěn)定性好以及維護方便等優(yōu)點。在通信接口方面，采用多種組合方式進行各種不同通信方式上的相互轉(zhuǎn)換，包括USB和Modbus等通信接口，具有非常強的適應(yīng)性和靈活性。

2.2 軟件設(shè)計

PLC監(jiān)控軟件設(shè)計應(yīng)以控制和實時監(jiān)測各個設(shè)備參數(shù)為中心，同時具有功能完善、操作方便等特點，軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.3 關(guān)鍵部分設(shè)計

（1）監(jiān)控系統(tǒng)配置框架。船舶上的用電設(shè)備所處的環(huán)境比內(nèi)陸用電設(shè)備要惡劣，因此對其要求也更加苛刻，船舶電站和PLC連接框圖如圖2所示。

（2）監(jiān)控子程序。子監(jiān)控程序包括對電壓、電流、頻率和功能等監(jiān)控，以及對發(fā)電機壓力、功率、轉(zhuǎn)速和溫度等進行監(jiān)控。

（3）繪制實時監(jiān)控數(shù)據(jù)走勢圖。在界面上將監(jiān)控數(shù)據(jù)隨時間變化的趨勢用二維圖形式表現(xiàn)出來，并將其進行存儲，方便以后進行分析和計算。

3 結(jié)論

本文自行設(shè)計了一款基于 PLC 的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)，其能滿足船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本性能要求，可對電站進行實時監(jiān)控和重要數(shù)據(jù)的顯示和存儲，還能對故障進行排查和處理，具有較強的適應(yīng)性和自我診斷功能，能有效地提高操作人員的工作效率，因此值得推廣與應(yīng)用。

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