專利名稱：一種船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶自動(dòng)化管理系統(tǒng)，是船舶自動(dòng)化系統(tǒng)重要的組成部分。具體涉及一種船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船舶電站是現(xiàn)代船舶的心臟。船舶電網(wǎng)失電會(huì)造成整船癱瘓，電站的可靠供電是全船所有設(shè)備正常運(yùn)行的必要條件，電站可靠供電的保證則取決于電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)及電站機(jī)組、發(fā)電機(jī)控制屏等主要裝置的相互配合。其中電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)是核心，其他系統(tǒng)的安全要依賴電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定?，F(xiàn)今大致采用如下三種方式實(shí)現(xiàn)船舶電站的管理I、利用指示燈和同步表等分立元件構(gòu)建手動(dòng)電站管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，性能穩(wěn)定可靠，但元器件復(fù)雜，易壞，維修困難。有些操作需人為干預(yù)，操作人員需要培訓(xùn)，并具有一定的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)。與船舶其他系統(tǒng)難于通訊，不能擴(kuò)展構(gòu)成全套的監(jiān)控系統(tǒng)。2、利用單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的小型自控裝置，成本低廉，編程方便，但是單片機(jī)抗干擾性差，容易出現(xiàn)誤動(dòng)作，特別是船舶機(jī)艙環(huán)境惡劣，電壓不穩(wěn)定，單片機(jī)系統(tǒng)難以穩(wěn)定工作。3、國(guó)外公司的專業(yè)化的成套自動(dòng)電站系統(tǒng)功能強(qiáng)大，但價(jià)格高維護(hù)困難，需要船員有一定的專業(yè)儀器操作知識(shí)和維護(hù)能力，因此在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有普及，只是在個(gè)別自動(dòng)化等級(jí)要求高的船舶上使用。
實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，以有效解決國(guó)內(nèi)船舶電站管理系統(tǒng)中的柴油機(jī)不能完全自動(dòng)起動(dòng)，手動(dòng)并車不穩(wěn)定，不能自動(dòng)功率調(diào)整，不能自動(dòng)輕載解列停車、沒(méi)有對(duì)柴油機(jī)電能質(zhì)量及工作狀態(tài)監(jiān)控等問(wèn)題。完善船舶電站管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)船舶電站的自動(dòng)化管理。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下如說(shuō)明書附圖所示，系統(tǒng)設(shè)備由工控機(jī)(I)、顯示器(2)、西門子S7-300PLC(3)、斷路器(4)、PPU(5)、柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)、匯流排⑶組成；工控機(jī)(I)通過(guò)以太網(wǎng)通訊與西門子S7-300PLC(3)連接，讀取各臺(tái)發(fā)電機(jī)和匯流排狀態(tài)；西門子S7-300PLC(3)通過(guò)Profibus總線與PPU (5)相連進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；匯流排(8)通過(guò)斷路器(4)與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)相連；PPU(5)通過(guò)船用電纜與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)和斷路器(4)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電站的管理功能。PPU (5)通過(guò)船用電纜與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)和斷路器⑷相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電站的管理功能。柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)的起停、升降速均由PPU(5)控制完成。有益效果與現(xiàn)有船舶電站管理系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型的船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)具有的突出優(yōu)點(diǎn)。包括船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了船舶電站的自動(dòng)化管理，使船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度達(dá)到了新的水平。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)判斷工況，在電網(wǎng)失電或需要另行起動(dòng)其他發(fā)電機(jī)組時(shí)，該系統(tǒng)可自動(dòng)起動(dòng)備用發(fā)電機(jī)，自動(dòng)進(jìn)行并車所需的、調(diào)頻、調(diào)速等操作，完成自動(dòng)并車。在幾臺(tái)發(fā)電機(jī)并行運(yùn)行過(guò)程中該系統(tǒng)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)功率均分和穩(wěn)頻功能。當(dāng)功率減至一定范圍內(nèi)時(shí)船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)備用柴油機(jī)進(jìn)行輕載解列和解列柴油機(jī)的停機(jī)。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)使船舶在工作過(guò)程中不再需要專業(yè)操作人員來(lái)進(jìn)行電站管理。值班人員只需觀察部分?jǐn)?shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)船舶的安全施工和航行。這個(gè)過(guò)程中無(wú)需人為干涉，并且避免了手動(dòng)并車的不穩(wěn)定性，具有很好的實(shí)用性，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
圖I是船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，在工控機(jī)(I)上設(shè)有以太網(wǎng)卡，同時(shí)也與顯示器(2)相連，用于顯示和監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)；在工控機(jī)(I)上設(shè)有以太網(wǎng)卡，以太網(wǎng)卡與西門子S7-300PLC(3)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。西門子S7-300PLC(3)通過(guò)Profibus總線與PPU(5)相連進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。匯流排(8)通過(guò)斷路器(4)與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)相連。PPU(5)通過(guò)船用電纜與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)和斷路器⑷相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電站的管理功能。柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)的起停、升降速均由PPU(5)控制完成。系統(tǒng)以工控機(jī)作上位機(jī)，設(shè)置監(jiān)控畫面，通過(guò)以太網(wǎng)卡與數(shù)據(jù)采集模塊PLC進(jìn)行通訊以采集各臺(tái)發(fā)電機(jī)和匯流排數(shù)據(jù)，如三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率等。采用西門子S7-300PLC作為下位機(jī)進(jìn)行邏輯運(yùn)算完成船舶電站系統(tǒng)中備用機(jī)組的切換，重載問(wèn)詢的數(shù)據(jù)采集等邏輯控制，并將控制命令通過(guò)Profibus總線通訊傳送給電站管理模塊。采用PPU作為電站管理模塊，與發(fā)電機(jī)組連接實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起停、調(diào)速和并行運(yùn)行過(guò)程中的功率均分、穩(wěn)頻功能，以及輕載解列和故障停機(jī)并且具有逆功保護(hù)功能，防止發(fā)電機(jī)被迫變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)造成發(fā)電機(jī)組的損壞。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用穩(wěn)定可編程邏輯控制器(PLC)和高集成度的電站管理模塊(PPU)作為設(shè)備管理機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)船舶電站的自動(dòng)化管理，減少專業(yè)人員投入，可以更好的保護(hù)發(fā)電機(jī)組。采用圖形化界面編程，操作方便?？蓪?shù)據(jù)提供給船舶數(shù)據(jù)記錄機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便分析問(wèn)題。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用Profibus-DP和工業(yè)以太網(wǎng)通訊技術(shù)。其中Profibus-DP是用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。能夠滿足柴油機(jī)對(duì)升降速信號(hào)反映所需的時(shí)間要求，且具有很好的擴(kuò)展功能。工業(yè)以太網(wǎng)采用統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議，避免的不同協(xié)議間通訊不了的困擾，可以直接和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)互連而不要額外的硬件設(shè)備，且傳輸速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，按照國(guó)標(biāo)要求嚴(yán)格測(cè)試，保證系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定。并且通過(guò)多家船級(jí)社認(rèn)可。船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)是通過(guò)集中控制主機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元PLC以及PPU進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。通過(guò)內(nèi)部軟件與通訊總線實(shí)現(xiàn)船舶電站的自動(dòng)化管理。該系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)(I)備用機(jī)組順序選擇船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)可手動(dòng)設(shè)置備用機(jī)組的次序，避免同一機(jī)組使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而其他機(jī)組很少使用的情況，延長(zhǎng)船舶電站系統(tǒng)的使用壽命；(2)自動(dòng)起動(dòng)備用柴油機(jī)當(dāng)電站負(fù)荷過(guò)大、電網(wǎng)失電、運(yùn)行柴油機(jī)組發(fā)生故障、重載問(wèn)詢時(shí)系統(tǒng)按備用順序自動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組；(3)自動(dòng)投網(wǎng)與運(yùn)行當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組后，起動(dòng)成功的備用發(fā)電機(jī)組在頻率和電壓達(dá)到一定數(shù)值后，立即自動(dòng)投網(wǎng)運(yùn)行，系統(tǒng)自動(dòng)維持船舶電站的調(diào)頻精度；(4)自動(dòng)功率分配當(dāng)備用機(jī)組自動(dòng)投網(wǎng)運(yùn)行后，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)并行發(fā)電機(jī)組的功率均分和穩(wěn)頻操作，避免并聯(lián)后幾組出現(xiàn)頻率震蕩而造成并聯(lián)運(yùn)行失??；(5)柴油機(jī)組自動(dòng)解列及停機(jī)當(dāng)船舶電站負(fù)荷減少、運(yùn)行機(jī)組發(fā)生故障、手動(dòng)輸入解列信號(hào)等狀況時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行平滑的負(fù)荷轉(zhuǎn)移、解列、停止相應(yīng)發(fā)電機(jī)組，避免了仍存在與電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組突然負(fù)荷增大造成發(fā)電機(jī)組損壞；(6)可多級(jí)重載問(wèn)詢對(duì)不同級(jí)別的重載在運(yùn)行之前可由工作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)訊，若機(jī)組提供的功率不足，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)起動(dòng)備用機(jī)組使其自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行；(7)逆功保護(hù)功能系統(tǒng)具備逆功保護(hù)功能，當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行出現(xiàn)異常，一臺(tái)發(fā)電機(jī)被 動(dòng)成為電動(dòng)機(jī)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警、停機(jī)該發(fā)電機(jī)組；(8)裝置的安全功能如主開關(guān)在30秒內(nèi)連續(xù)兩次異常脫扣，則電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)不進(jìn)行任何動(dòng)作，直到手動(dòng)復(fù)位；(9)監(jiān)視與報(bào)警功能船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)可監(jiān)視匯流排與發(fā)電機(jī)的多項(xiàng)參數(shù)和各發(fā)電機(jī)的起?？刂疲?10)數(shù)據(jù)記錄與傳輸功能船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)可對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存，便于查詢。所有報(bào)警和監(jiān)視數(shù)據(jù)能夠通過(guò)通訊傳輸整船網(wǎng)絡(luò)；(11)圖形化顯示界面船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用圖形化界面，能直觀顯示監(jiān)視參數(shù)、報(bào)警信息、發(fā)電機(jī)狀態(tài)、主開關(guān)狀態(tài)、匯流排參數(shù)，操作更加方便。
權(quán)利要求1.一種船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)設(shè)備由工控機(jī)(I)、顯示器(2)、西門子S7-300PLC(3)、斷路器(4) ,PPU (5)、柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)、匯流排(8)組成；工控機(jī)(I)通過(guò)以太網(wǎng)通訊與西門子S7-300PLC(3)連接，讀取各臺(tái)發(fā)電機(jī)和匯流排狀態(tài)；西門子S7-300PLC(3)通過(guò)Profibus總線與PPU (5)相連進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；匯流排(8)通過(guò)斷路器(4)與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)相連；PPU(5)通過(guò)船用電纜與柴油發(fā)電機(jī)組(6)、停泊發(fā)電機(jī)(7)和斷路器(4)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電站的管理功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其特征在于PPU(5)與柴油發(fā)電機(jī)組出)、停泊發(fā)電機(jī)(7)進(jìn)行連接，柴油發(fā)電機(jī)組￠)、停泊發(fā)電機(jī)(7)的起停、升降速均由PPU (5)控制完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其特征在于西門子S7-300PLC(3)與PPU (5)之間采用Profibus總線進(jìn)行通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其特征在于在所述的工控機(jī)(I)上設(shè)有網(wǎng)卡，網(wǎng)卡與西門子S7-300PLC相連。
專利摘要實(shí)用新型公開了一種船舶電站自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)備由工控機(jī)、顯示器、西門子S7-300PLC、斷路器、PPU、柴油發(fā)電機(jī)組、停泊發(fā)電機(jī)、匯流排組成；工控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通訊與西門子S7-300PLC連接，讀取各臺(tái)發(fā)電機(jī)和匯流排狀態(tài)；西門子S7-300PLC通過(guò)Profibus總線與PPU相連進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；匯流排通過(guò)斷路器(4)與柴油發(fā)電機(jī)組、停泊發(fā)電機(jī)相連；PPU通過(guò)船用電纜與柴油發(fā)電機(jī)組、停泊發(fā)電機(jī)和斷路器相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電站的管理功能。實(shí)現(xiàn)了船舶電站的自動(dòng)化管理，能夠更好的保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)，延長(zhǎng)船舶電站系統(tǒng)的使用壽命，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202503303SQ201120421999
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者莊肖波 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江比太系統(tǒng)工程有限公司