基于Profibus现场总线的船舶电站监控系统开发研究

发布时间：2017-10-06 12:27

  本文关键词：基于Profibus现场总线的船舶电站监控系统开发研究

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【摘要】：船舶作为一种最经济的运输方式，在交通运输中的地位是不可动摇的。随着世界经济的发展，对船舶自动化水平的要求越来越高，而船舶自动化很大程度上依赖于船舶电站的自动化。因此，船舶的大型化与自动化趋势便对船舶电站的自动化水平提出了新的要求。而随着自动控制技术、虚拟仪器技术、电力电子技术、计算机技术与现场总线技术等的高速发展，这些高科技技术的综合运用，正在向船舶自动化领域渗透。对这些多种技术的综合运用，，不但可以相互弥补单独运用一项技术时候的弊端，并且实现的功能要大于各项技术单独功能的罗列相加。特别是在具有多台发电机组的大型船舶上，需要采集的柴油机、断路器、发电机等设备上的信息繁多，并且还需要对这些信息进行处理、判断、发出合理的命令，来应对各种各样的工况。所以更需要各个环节的相互配合，来组成一个比较安全、可靠、经济的船舶电站自动监控系统。 在对船舶电站各项功能原理进行分析、研究的基础上，对船舶电站自动监控系统进行软硬件设计。并且通过分层的思想把船舶电站自动监控系统自上而下设计为信息层、控制层与设备层。信息层最主要的是上位机PC以及装在其上边的LabVIEW。控制层主要的包括PPU、Profibus-DP现场总线、西门子S7-300PLC。设备层主要包括机旁控制箱、柴油机、传感器、执行器等。 通过对虚拟仪器技术LabVIEW、西门子S7-300PLC/PPU控制技术、Profibus-DP现场总线技术以及各层之间通讯的综合应用，完成了具体的监控系统功能设计。对LabVIEW与PLC/PPU进行模块化编程。使LabVIEW界面的可视化、强大的测控功能与PLC/PPU控制系统强大的逻辑控制功能结合起来，并且通过抗干扰能力强、传输速度快的Profibus-DP现场总线进行信号传输。以达到船舶电站自动监控系统安全、可靠、经济的各项指标。 对设计完成的船舶电站自动监控系统进行了实际调试实验。并根据调试结果进行了一些整改与完善。虽然还有一些不足，但已基本实现良好的船舶电站自动监控功能。
【关键词】：船舶电站 Profibus-DP现场总线 LabVIEW PLC 自动监控
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U665.12
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 船舶电站自动监控系统的研究目的及意义13
• 1.2 船舶电站自动监控系统的发展历程及国内外研究现状13-14
• 1.3 船舶电站自动监控系统技术的发展趋势14
• 1.4 国内船舶电站自动监控系统的发展存在的问题及展望14-15
• 1.5 研究的内容以及论文结构15-18
• 第二章 船舶电站自动监控系统的构成及工作原理18-32
• 2.1 船舶电力系统主要组成18-19
• 2.2 船舶电站系统的主要硬件组成19
• 2.3 船舶电站自动监控系统的子系统组成19-21
• 2.3.1 安全保护子系统19-20
• 2.3.2 自动控制系统20
• 2.3.3 自动监测报警系统20-21
• 2.4 船舶电站自动控制系统的工作原理21-31
• 2.4.1 电机组的自启动与停机21-23
• 2.4.2 发电机组的自动并车23-25
• 2.4.3 船舶发电机组的自动调频调载25-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 船舶电站自动监控系统的硬件与软件设计32-71
• 3.1 船舶电站自动监控系统的硬件设计32-33
• 3.2 船舶电站自动监控系统的硬件设备选用33-43
• 3.2.1 上位机的选型33-34
• 3.2.2 PLC 模块选用34-35
• 3.2.3 信号处理模块的选用35-37
• 3.2.4 现场总线的简介与选用37-40
• 3.2.5 上位机 PC 与下位机 PLC 的通信40-43
• 3.3 船舶电站自动监控系统的 PLC 软件设计43-55
• 3.3.1 西门子 S7-300PLC 开发环境简介43-45
• 3.3.2 系统的主程序框架设计45-48
• 3.3.3 系统各子程序模块的设计48-55
• 3.4 船舶电站的监测界面 LabVIEW 程序编程设计55-65
• 3.4.1 LabVIEW 介绍55-57
• 3.4.2 LabVIEW 编程的基本思路57-58
• 3.4.3 基于 LabVIEW 的船舶电站的主监控界面设计58-60
• 3.4.4 发电机组状态监视详细界面60
• 3.4.5 同步屏界面60-61
• 3.4.6 数据趋势图界面61-62
• 3.4.7 管理员登录界面62-63
• 3.4.8 部分程序设计展示63-65
• 3.5 LabVIEW 与西门子 S7-300PLC 之间的通信连接设计65-70
• 3.6 本章小结70-71
• 第四章 实机试验与结果71-76
• 4.1 实机试验71-73
• 4.2 调试结果与分析73-75
• 4.3 本设计的创新点75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-77
• 5.1 总结76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-79
• 附录79-83
• 致谢83-84
• 在读期间发表的学术论文及研究成果84

【参考文献】

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本文编号：982801