船舶电站PMS发电管理模块的设计与实现

发布时间：2017-05-26 13:22

  本文关键词：船舶电站PMS发电管理模块的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着船舶电站自动化程度和对船舶电站自动化程度的要求越来越高,已逐步形成集监、控、管于一体的网络型船舶电站综合自动化系统,即船舶电力管理系统(PMS)。船舶电力管理系统PMS是将船舶发电与船舶设备用电统一调度和集中控制,由发电模块、电能调度及智能管理模块、配电模块、电力推进模块等组成,代表了船舶电站的发展方向。其中,发电系统管理模块是船舶电站安全运行的基础,是船舶连续、可靠供电的重要保证,具有非常重要的地位。本文以西门子S7-1200型号PLC作为核心控制器,采用模块化理念开发设计了船舶电站PMS发电管理模块控制器,并对发电机组的自动启动、自动准同步并车、自动解列停机及并联运行时调频调载等功能的硬件设计及软件流程作详细阐述,进而实现了PMS发电管理模块控制器的主要功能。该控制器通过检测船舶电站的实时运行参数,并加以分析、判断,在合适的条件下自动地采取适当的措施,处理船舶电站运行中可能出现的各种情况,从而确保船舶电站安全、可靠、经济地运行。本文设计的船舶电站PMS发电管理模块控制器以大连海事大学轮机工程学院船舶电站实验室的船舶自动化物理仿真电站为实验平台进行调试。实验证明,此控制器能够安全稳定可靠地工作,完成了预定的任务。
【关键词】：船舶电力管理系统 发电管理模块 控制器 船舶电站 PLC
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题的背景10-12
• 1.1.1 船舶电力管理系统概述10-11
• 1.1.2 船舶电力管理系统的组成11
• 1.1.3 船舶电力管理系统的功能11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外船舶电力管理系统的现状12-13
• 1.2.2 国内船舶电力管理系统的现状13-14
• 1.3 本课题研究的主要内容及工作14-15
• 第2章 船舶电站PMS发电管理模块的主要功能及工作原理15-25
• 2.1 PMS发电管理模块的主要功能15-18
• 2.2 船舶同步发电机的准同步并车18-19
• 2.2.1 同步发电机并车18-19
• 2.2.2 理想并车条件与准同步并车19
• 2.3 发电机频率的自动调整19-22
• 2.3.1 调速器的工作原理及调速特性19-21
• 2.3.2 PID控制器简介21-22
• 2.3.3 规范对调速器的要求22
• 2.4 自动调频调载的原理与方法22-24
• 2.4.1 自动调频调载的主要功能22
• 2.4.2 并联运行机组间有功功率的转移和分配22-23
• 2.4.3 自动调频调载的方法23
• 2.4.4 规范对负荷分配的要求23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 船舶电站PMS发电管理模块的硬件设计25-40
• 3.1 PMS发电管理模块控制器的系统构成25-29
• 3.2 PLC的输入输出接口分配29-31
• 3.3 硬件电路的特点31
• 3.4 自动准同步并车环节的硬件设计31-36
• 3.4.1 电压信号的采集与处理32-33
• 3.4.2 频率信号的采集与处理33
• 3.4.3 相位信号的采集与处理33-36
• 3.5 自动调频调载环节的硬件设计36-39
• 3.5.1 虚有差法的调节原理36
• 3.5.2 有功功率信号的采集与处理36-37
• 3.5.3 频率调节功能中PLC的PID闭环控制回路的设计37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 船舶电站PMS发电管理模块的软件设计40-54
• 4.1 编程软件的设计40-43
• 4.1.1 TIA Portal软件简介40
• 4.1.2 PLC的组态配置40-41
• 4.1.3 程序结构简介41-43
• 4.2 机组自动启动环节的软件设计43-46
• 4.3 自动准同步并车环节的软件设计46-51
• 4.3.1 并车环节的主程序设计46-48
• 4.3.2 频率检测及稳频子程序设计48-49
• 4.3.3 恒定超前时间检测程序设计49-50
• 4.3.4 恒定超前时间计算及并联运行程序设计50-51
• 4.4 自动调频调载环节的软件设计51-52
• 4.5 轻载解列与自动停机环节的软件设计52
• 4.6 本章小结52-54
• 第5章 船舶电站PMS发电管理模块控制器调试及实验结果54-72
• 5.1 调试实验平台简介54-57
• 5.2 系统综合调试57-65
• 5.2.1 自动并车相位检测环节方波转换电路滤波环节的设计58-59
• 5.2.2 高速计数器的组态和配置59-61
• 5.2.3 20kHz基准脉冲时钟信号的产生61
• 5.2.4 调速脉冲宽度变换的设计以及不灵敏区的设定61-62
• 5.2.5 频率调整环节PID控制器参数的整定62-65
• 5.3 实验结果65-69
• 5.3.1 频率调整环节实验结果65-68
• 5.3.2 自动调频调载环节实验结果68-69
• 5.4 系统故障分析及解决方案69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间公开发表论文77-78
• 致射78-79
• 作者简介79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 解源,杨国豪,王恒,华增芳;船舶电站自动并车装置信号检测原理与实现[J];传感器技术;2001年03期

2 钟赣斌;;功率管理系统在智能工程船的应用研究与实现[J];广东科技;2012年05期

3 高忠峰;杨宣访;钱美;;基于组态软件实现船舶能量管理系统中的网络管理[J];舰船科学技术;2013年06期

4 徐永法,韩旗,杜军,晏顺兆;船舶能量管理系统PMS研究[J];中国航海;2005年03期

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本文编号：397002