基于Profmet的船舶电力管理系统的设计与实现

发布时间：2017-06-11 23:12

  本文关键词：基于Profmet的船舶电力管理系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代船舶的发展趋向于大型化、集成化和先进化。船舶用电负荷的数量及类型都在不断增加,船舶电站电能的生产、分配及用电负荷的管理变得异常复杂,因此必须对船舶电站的发电、配电及用电负荷进行有效的管理,不仅要保证船舶电站有足够的可用功率,预防船舶电力系统断电,而且还要对系统进行电力优化,使得燃料消耗和机组损耗降到最低。另外,为保证船舶电站的安全可靠运行,系统的保护与报警也成为不可或缺的组成部分,这样既可以保证设备正常运行,又可以减少设备的维护成本,提高设备的利用率。因此,船舶电力管理系统(PMS)也就成为一个必然的选择。本文以s7-1200型PLC为核心控制器,通过搭建基于Profinet的工业以太网将PLC、触摸屏及远端计算机组态到一个网络内。同时,具体设计开发并实现了船舶电站PMS的系统I/O环节、负载管理环节、配电管理环节、电力优化环节以及系统监控环节,首先在硬件上将PC、HMI、核心控制器、执行单元接入分层结构的工业控制以太网,然后对于系统各环节中的具体功能进行设计,包括PLC控制线路的设计、程序的编写以及HMI配合系统具体执行过程的组态。在设计中,采用模块化设计思想,将系统分成6大模块及若干子模块,并详细阐述部分模块的设计原理及实现过程。核心控制器采集船舶电力系统的电压、电流、功率及某些开关的状态,通过所设计的程序算法及上位机触摸屏的协作,完成整个船舶电站电力管理系统的各项功能。最后,在完成硬件连接及软件的编写与写入后,对系统进行了实验室船舶电站平台条件下的安装、接线及调试,实验结果验证了本文中基于Profinet的船舶电站PMS的各项功能的设计思想是合理的、可行的,同时,也验证了在实验室条件下,本文实现了上述PMS的各项主要功能。
【关键词】：船舶电站 PMS PROF INET 模块化 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10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 PMS研究综述及其发展趋势11-14
• 1.2.1 PMS研究综述11-13
• 1.2.2 PMS国内外发展现状13-14
• 1.2.3 PMS的发展趋势14
• 1.3 课题的主要内容14-16
• 第2章 PMS的整体设计方案16-24
• 2.1 PMS的系统构成16-19
• 2.1.1 PMS的模型构成16
• 2.1.2 本设计的物理平台组成16-18
• 2.1.3 本设计系统的硬件组成18-19
• 2.2 PMS各模块的功能设计19-22
• 2.2.1 系统I/O模块的功能设计19-20
• 2.2.2 负载管理模块的功能设计20-21
• 2.2.3 配电管理模块的功能设计21
• 2.2.4 电力优化模块的功能设计21-22
• 2.2.5 保护与报警模块的功能设计22
• 2.3 搭建Profinet的网络模型22-24
• 2.3.1 Profinet的原理22-23
• 2.3.2 PMS系统的网络化设计23-24
• 第3章 PMS主要环节的设计及实现24-54
• 3.1 PMS主要环节的设计内容24-26
• 3.1.1 设计功能概述24-25
• 3.1.2 系统硬件构成单元25-26
• 3.1.3 系统软件构成26
• 3.2 系统I/O模块的设计26-32
• 3.2.1 系统模拟量采集原理28
• 3.2.2 系统模拟量采集设计28-29
• 3.2.3 系统数字量采集的原理与设计29
• 3.2.4 系统数字量输出的原理与设计29-30
• 3.2.5 系统I/O模块的软件设计30-32
• 3.2.6 系统I/O模块的实现32
• 3.3 负载管理模块的设计32-41
• 3.3.1 系统负载率获取的设计33
• 3.3.2 重载询问33-36
• 3.3.3 次要负荷自动分级卸载36-38
• 3.3.4 重要负荷分级自动启动功能38-39
• 3.3.5 负载管理模块部分程序39-40
• 3.3.6 负载管理模块的实现40-41
• 3.4 配电管理模块的设计41-45
• 3.4.1 电网失电监测与电力恢复功能的条件与流程42-43
• 3.4.2 配电开关的控制设计43-44
• 3.4.3 配电开关的监控44-45
• 3.5 电力优化管理模块的设计45-52
• 3.5.1 电力优化的主要策略45-48
• 3.5.2 PMS电力优化管理策略的选择48-49
• 3.5.3 最少在网机组功能程序设计49-50
• 3.5.4 电力优化管理程序设计50-52
• 3.6 PMS核心控制器PLC资源的使用52-54
• 第4章 PMS网络与监控的设计54-66
• 4.1 PMS核心控制器通信的硬件设计54-55
• 4.1.1 PLC间的开放式通信连接54-55
• 4.1.2 硬件参数配置55
• 4.2 PMS核心控制器通信的软件设计55-59
• 4.2.1 通信指令的调用55-56
• 4.2.2 通信指令的TSEND_C的参数配置56-57
• 4.2.3 通信指令的TRCV_C的参数配置57-58
• 4.2.4 配对PLC的通信参数配置58-59
• 4.3 通信数据地址及含义59-61
• 4.3.1 Station PLC与MOTION PLC间的通信数据地址与含义59-60
• 4.3.2 Station PLC与Generation PLC间的通信数据地址与含义60-61
• 4.4 PMS监控系统的设计61-66
• 4.4.1 监控系统的主要功能61
• 4.4.2 监控系统通信原理及参数获取与指令发出61-63
• 4.4.3 监控界面的设计63-66
• 第5章 PMS的调试与验证66-74
• 5.1 系统的硬件调试66-68
• 5.1.1 核心控制器输入输出的调试66
• 5.1.2 供电回路抗干扰的设计66-68
• 5.2 系统的综合调试实验结果68-73
• 5.2.1 保护与报警功能的综合调试68-69
• 5.2.2 保护与报警的实现69-70
• 5.2.3 PMS的综合调试70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-80
• 攻读学位期间公开发表论文80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 吴顺祥;PMS电站管理系统故障分析[J];船舶设计通讯;2002年Z1期

2 王新全;TERASAKI GAC──16M船舶电站管理系统[J];航海技术;2000年04期

3 陈玉华;;船舶电站系泊调试[J];机电设备;2012年01期

4 唐石青;王乐;;海洋工程电站集成技术及关键设备发展与研究[J];上海造船;2010年03期

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7 严浪涛;王丹;杨敬东;屠富军;;船舶电站重载询问功能的设计与实现[J];中国造船;2013年01期

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本文编号：442717