摘 要

随着航运业的飞速发展，现代船舶系统的自动化程度越来越高，与此同时对船舶电站的安全性和可靠性的要求也更加严格。在船舶电站安全运行方面，船舶电站电力设备的控制、监测和管理也越来越重要。为了增加船舶电站的自动化程度，提高船舶电站可靠性和安全性，本论文设计了一套基于ABB AC500 PLC的船舶自动化电站实训教学系统，应用先进的控制技术、网络技术及通信技术，提高了船舶电站运行的可靠性与安全性。

本设计对系统所需要监测的对象进行了统计分析，并针对所监测对象的性质和数量进行了系统硬件的选型。本设计中，PLC的CPU型号选用的是PM583-ETH，各个接口的选用型号分别为DI561、DO561、AI561、AO561。本系统选用的是三台7.5kW AC380V 50Hz的YVF2-132M-4三相交流变频电动机作为发电原动机；发电机选用的是三台5kW AC400V 50Hz的T₂S-5三相同步发电机；变频器选用的是西门子M430系列产品，型号为6SE6430-2UD27-5CA0；负荷分配器则选用的型号是YT-ZFP3；断路器选用的是DZ5系列中的DZ5-20/330型号。硬件选型后还对船舶电站整个柜体进行了设计，并画出了柜体设计图。最后对船舶电站控制系统所要完成的任务进行分析，绘制出了整个控制程序的流程图和每个子程序的控制流程图，根据控制程序流程图进行软件的设计和程序编程工作。

本文基于ABB AC500 PLC的自动化船舶电站已经进行了调试，运行期间安全可靠，基本达到了我们预期的结果。

关键词：船舶电站，自动化，ABB AC500 PLC

ABSTRACT

With the rapid development of the shipping industry, the degree of automation of ship systems is getting higher and higher, so the requirements for the safety and reliability of marine power stations are now more stringent. For the safe operation of ship power stations, the control, monitoring, and management of ship power plant power equipment is also increasingly important. In order to achieve the degree of automation of ship power stations and improve the safety and reliability of ship power stations, this paper designed a ship automation power station control system based on ABB AC500 PLC, and applied advanced control technology, network technology, and communication technology to improve ship power station’s operational safety and reliability.

The system consists of three 7.5KW AC380V 50HZ three-phase AC variable frequency motors, three three-phase synchronous generators of 5KW AC400V 50HZ, three three-phase AC380V 7.5KW inverters, three generator control screens, and one synchronous vehicle. Screen, a load and shore power control screen, 8KW resistive load device, 6KVA inductive load device and other components. ABB AC500 PLC is used to realize the detection of the parameters and status of the ship's power station, and the data is processed and reacted to realize the start and stop of the generator, and the parallel operation and splitting operation.

This article the automation ship power station based on ABB AC500 PLC has been debugged and the operation is safe and reliable, basically achieving our expected results.

Keywords: ship power station, automation, ABB AC500 PLC

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 PLC在船舶自动化电站中的应用前景 2

1.4 论文主要工作 2

第二章 船舶自动化电站的总体设计 4

2.1 船舶自动化电站概述 4

2.1.1 自动化船舶电站的组成及功能 4

2.1.2 船舶电站设计的基本需求 5

2.2 船舶电站总体系统框架设计 6

2.3 本章小结 8

第三章 船舶电站控制系统硬件设计 9

3.1 测量控制单元设计 9

3.2 ABB AC500 PLC与发电机组之间的信号 9

3.3 PLC选型 10

3.4 电机选型 12

3.4.1 电动机选型 12

3.4.2 发电机的选型 13

3.4.3 变频器选型 14

3.5 其它电站设备选型 14

3.5.1 负荷分配器选型 14

3.5.2 断路器选型 15

3.6 柜体设计 15

3.7 本章小结 16

第四章 船舶电站控制系统软件设计 17

4.1 PLC控制系统程序总体框架 17

4.2 PLC编程语言的介绍 18

4.3 自动起动控制程序设计 19

4.4 自动准同步并车程序设计 20

4.5 自动解列及自动停机程序设计 23

4.6 本章小结 24

第五章 全文总结与展望 25

5.1 总结 25

5.2 展望 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

船舶电力系统的核心部分便是船舶电站，船舶上的生活用电设备和工作机械等都是由其提供电源。原动机、发电机和主配电装置是组成船舶电站的三大部分，不同船舶的要求也不一样，通常根据具体的要求进行专门研制配套。通常根据船舶负荷的供电需求来确定船舶电站的组成方案，并进行电气设备的选型和布置设计工作，船舶电站的设计是船舶电力系统设计非常重要的一步。随着工业的发展，船舶电站自动化程度也越来越高，船舶电站自动化是轮机自动化的重要组成部分^[1]。

船舶犹如一个移动的海上城市，但是却与陆地上的城市不同，船舶在海上航行时候的环境是非常恶劣的。环境温度变化大，空气湿度大，海水腐蚀作用强，船舶的横摇和纵倾大，航行振动和冲击振动等是船舶电站所处的恶劣工作环境^[2]。而且随着科技的发展，现代船舶电站容量的增大和自动化程度的提高，对船舶电站的要求也更加严格，船舶电站工作的安全性、可靠性和生命力，是船舶电力系统实现规定任务必须达到的性能属性。为了使船舶电站能够安全可靠地工作，持续的向用电设备供电，并且有足够大的寿命，船舶电站必须设置一套性能安全可靠，寿命较长的自动化控制系统。船舶自动化能够维持供电的连续性和极高的可靠性^[3]。

本论文的设计就是为了防止船舶在海上恶劣环境下，船舶电站系统工作不稳定可靠而设计的一套基于ABB AC500 PLC的船舶自动化电站系统，其受外界干扰小，甚至不受干扰，工作稳定可靠。

1.2 国内外研究现状

关于船舶电站自动化技术的研究，国外的研究起步比较早。在国外，很多主要造船国家的研究机构和高校都具有先进实验室，其一直都在开展船舶自动化电站的研究工作，而且拥有数字仿真装置，或者是半数字仿真装置，可以供研究人员进行开发操作，各种测试仪器也是十分的精密，并且实验室中有不同类型的负载模拟器。以上的良好设备条件和环境为国外船舶电站自动化的研究铺平了道路，促进了船舶电站的发展。另外雄厚的开发资金也是国内研究机构无法与之相比的。这种系统的的设计不再是单纯的控制师的职责范围，而是在很大程度上依赖于人类科学和模拟^[4]。

国内研究船舶电站自动化系统的机构也比较多，设计的电站自动化系统中，可根据电网的负荷情况来决定增加还是减少发电机组的投入，进入并机状态后随时监视电网状态，进行电网有功功率和频率的自动调整、电网无功功率和电压的自动调整，确保电网的运行稳定。但是由于船舶电站的研究成本高，技术难度大，国内的产品和世界主要造船国家相比，还存在着较大的差距。我国的船舶电站监控系统总体上还处于研究阶段，技术水平不高，达不到世界船舶规范^[5]。

可编程序控制器（PLC）是通用型工业控制器件，由于其有着稳定可靠、功能齐全、应用灵活、操作方便及维修容易等显著优点，在船舶自动化电站中得到广泛应用。

1.3 PLC在船舶自动化电站中的应用前景

在船舶电站的自动化控制中，最大特点便是动作频繁、复杂，且有很多的执行元件。在这样的环境中使用继电器控制逻辑需要大量的中间继电器，而这些中间继电器在用PLC控制的情况下，就可以对其内部的辅助继电器进行编程后来取代。从物理介质方面来讲，前者是要用具体的电气元件来组合，而后者只是PLC的内部寄存器，在PLC编程容量许可的范围内，可以不用花费额外的费用来实现比较复杂的控制逻辑。一般的PLC基本上都有上百个内部辅助继电器甚至更多，而且还有很多专用的内部继电器，完全能满足一般的控制要求，唯一需要做的工作便是对PLC进行编程。同时要考虑到船舶电站的抗干扰能力，而PLC在抗干扰能力方面具有非常大的优越性。当然也不能忽视了PLC的另一个优点，那就是其运行速度及可靠性和寿命远远高于继电器控制方式。从以上意义上来看，PLC最适合用于有大量中间继电器的工作环境。且PLC与其他工业控制系统比较具有许多优点^[6]：

1）更改控制逻辑只需修改软件，无需对硬件作改动；

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：