船舶电站电力管理系统冗余设计与实现

发布时间：2017-09-02 02:26

  本文关键词：船舶电站电力管理系统冗余设计与实现

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【摘要】：船舶电站是船舶的重要组成部分,船舶电站电力管理系统则是船舶电站的控制核心,船舶电站电力管理系统可靠性的高低对船舶安全运行起着极其重要的作用。本文在分析研究船舶电站自动化功能的基础上,对船舶电站电力管理系统进行冗余设计,以提高船舶电站电力管理系统的可靠性。PLC抗干扰能力较强,可靠性较高,在工业控制中应用非常广泛。在本设计中核心控制器采用西门子S7-1200系列PLC,组态编程采用Porta1V13版本,组态监控上位机采用威纶通MT8100i,组态界面编写采用EB8000软件。根据PLC的工作原理和功能以及船舶电站自动化的特点,将控制器的冗余设计整合到船舶电站自动化功能中,实现了控制器的故障自诊断,主从控制器设定及切换,主从控制器的数据备份,上位机监视及冗余界面监视等功能,完成船舶电站电力管理系统的核心控制器的冗余设计。本文首先对船舶电站的试验平台进行简要叙述,在阐述硬件组成的基础上说明船舶电站的功能,然后进行核心控制器的设计,包括硬件的组态和软件功能程序的编写,实现船舶电站的自动化功能。同时借鉴西门子中大型PLC的冗余思想,以提高系统可靠性和节约成本为目的,对船舶电站核心控制器S7-1200系列PLC及相应模块进行冗余设计。最后在实验室的环境下启动船舶电站自动化功能,在调试自动化功能的过程中模拟故障的发生,同时进行冗余测试,记录试验现象和数据。试验证明S7-1200PLC作为核心控制器在满足船舶电站自动化功能的基础上,能够实现冗余设计的基本要求,并且冗余设计不会影响自动化的实现,对提高船舶电站可靠性具有重要意义。
【关键词】：冗余 船舶电站 PLC 核心控制器 组态
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 发展趋势及国内外研究现状11-13
• 1.3 本论文的主要工作及内容13-14
• 第2章 船舶电站电力管理系统设计及冗余研究14-23
• 2.1 系统设计硬件基础14-17
• 2.2 船舶电站电力管理系统的自动化功能17-19
• 2.3 PLC冗余设计的研究19-22
• 2.3.1 控制器冗余基本概念20
• 2.3.2 冗余控制类型20-21
• 2.3.3 西门子PLC冗余系统21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 核心控制器自动化功能设计23-37
• 3.1 船舶电站核心控制器的网络组态23-24
• 3.2 核心控制器设计24-33
• 3.2.1 发电机机组控制PLC的设计25-29
• 3.2.2 系统管理PLC的设计29-31
• 3.2.3 机组驱动PLC的设计31-33
• 3.3 核心控制器构成层次33-35
• 3.4 核心控制器的数据交换35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 系统管理控制器的冗余设计37-57
• 4.1 系统管理PLC冗余的硬件设计37-39
• 4.2 系统管理PLC冗余的软件设计39-56
• 4.2.1 STATION PLC与STATION—R PLC的主从设定40-43
• 4.2.2 STATION PLC与STATION—R PLC数据备份43-48
• 4.2.3 STATION PLC与STATION—R PLC故障自诊断48-50
• 4.2.4 STATION PLC与STATION—R PLC上位机监控50-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 船舶电站电力管理系统冗余设计调试57-65
• 5.1 模拟故障发生的试验调试结果57-61
• 5.2 PLC循环扫描时间和冗余切换时间61-62
• 5.3 设计过程遇到的问题及解决措施62-63
• 5.4 有待改进的地方63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间公开发表论文73-74
• 作者简介74

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本文编号：775852