淺析PLC在船舶電站監控系統中的應用

孔禮　馮蕊

摘 要：船舶電站是船上電能最重要的來源，也是船舶電力系統的核心，有效地監管與控制它的運行過程對于保證船舶電力系統的性能至關重要。將各系列的PLC與智能軟件相結合并應用到船舶電站監控系統中，從而實現船舶電站穩定的運行和高效的監控管理，提高了船舶電站的自動化程度。

關鍵詞：PLC;船舶電站;監控系統;自動化

0 引言

隨著PLC控制器的不斷發展，同時為了滿足船舶電站監控系統自動化的需求，人們將PLC應用到船舶電站監控系統上，充分利用PLC的功能和優勢來對船舶電站進行控制。據此，本文簡單地介紹了部分PLC控制器在船舶電站監控系統的應用，幫助人們初步了解船舶電站監控系統自動化是如何實現的。

1 PLC在船舶電站監控系統中的應用

基于PLC控制器的監控網絡已經被大量應用在工業自動化領域，PLC具有成本低、運行穩定可靠、安裝簡單、維修便利等特點。在目前的船舶電站監控系統中，主要應用到了S7-200/S7-300 PLC、FX2N PLC和施耐德系列PLC。在如今的船舶電站監控系統中實現了S7-300PLC與Labview結合，FX2N PLC與組態軟件MCGS結合，FX2N PLC、CC-Link/LT和Labview三者結合、Modicon M340 PLC和PPU結合、FX2N PLC與可視化軟件VB結合，正是PLC與這些軟件或控制器有效結合，使得PLC在船舶電站監控系統中能夠發揮豐富的功能、能夠可靠地工作，從而實現船舶電站監控系統的自動化。

1.1 PLC在船舶電站監控系統中的工作方式

PLC作為下位機，主要是通過RS-485總線通信接口與上位機PC機連接，進行數據和指令傳輸，同時可利用MCGS組態軟件，讓PLC界面與PC界面相關聯并且得到控制。PLC也與各發電機組、柴油機以及電網相連接，用傳感器和變送器采集數據，主要收集的運行數據包括：柴油機的轉速、溫度和震幅等，電網和發電機組的電壓、頻率、功率等，這些監測到的數據以標準信號方式或BCD碼通過I/O接口傳輸到PLC，這個過程根據已定的PLC程序運作，PLC將收集到的運行參數先進行簡單處理，依據得到的電壓、電流、溫度等參數進行判斷，再通過通信接口將一些重要的數據傳輸出到上機位，PC機將這些數據與相應設定的閾值進行比較，完成對比后，向PLC傳輸特定的指令，控制參數由PLC的模擬量輸出或數字輸出到對應的執行設備上，同時控制端對這些參數進行存儲、打印。

1.2 PLC在船舶電站監控系統中的功能

（1）在船舶電站監控系統中，PLC作為主控器對柴油機發動機、發電機組和電網傳輸來的數據進行處理，然后將已經處理的數據傳輸出去。

（2）PLC通過控制發電機組智能控制模塊來對待并網發電機進行控制，實現發電機組的起動、并車、停止、調頻以及調速等功能，同時采集發電機組和電網的實時運行數據，并上傳到監控系統，實現對發電機組和電網實時監控的功能。

（3）PLC將柴油發動機的溫度、轉速、震動等實時參數上傳，從而完成監控系統對柴油機運行狀況的實時監控。

（4）PLC通過對設備參數地處理，可完成設備的故障分析和故障排除等工作，從而提高了船舶電站的安全性和可靠性。

1.3 船舶電站監控系統的改進

（1）在PLC控制的電網系統中，可以采用Profibus - DP總線結構，利用智能儀器，把全部用電節點的數據實時傳輸到PLC的I/O接口，從而完成對現場設備的動態監控，也可當作控制總線，傳輸PLC發送的調控指令。

（2）PLC可與GPC結合，GPC和PLC利用反饋原理，能夠控制發電機的工作狀態、調整發電機的頻率，這時沒有上位機的參與，大大降低了監控網絡中數據的傳輸，因而提高了系統的可靠性和運作效率。

（3）PLC可與PPU控制器配合使用，能夠完成自動同步并車、控制功率和頻率以及保護和顯示等功能，從而實現對船舶電站的控制。

2 基于PLC控制的船舶電站監控系統分類

隨著自動化技術的發展，使得PLC在模擬、測量和邏輯控制等方面有著廣泛的應用，在船舶電站中逐漸產生了集中式監控系統（CCS）、集散型監控系統（DCS）和現場總線型監控系統（FCS）三種基于PLC控制的監控系統，在目前的船舶電站中主要使用的是現場總線型監控系統。

2.1 CCS

采用功能強大、運行速度快的PLC的集中式監控系統的功能是實現對船舶電站柴油機發電機組進行較為集中的監測和控制，它可以同時監測船舶電站設備的各項參數，可替代像頻率、轉速、電壓這些模擬調節器。

2.2 DCS

集散型監控系統是能夠同時將集中管理和分散控制相結合的控制系統，它主要是由PLC、調節器以及計算機組成。該系統根據船舶電站各種設備的位置分布，將以PLC為核心的采集和控制單元按照就近原則設置在這些設備位置附近。該系統設備可以通過模擬信號和數字信號來實現設備之間以及通信接口之間的信號傳遞，數字信號逐漸成為信號傳遞的主要方式。

2.3 FCS

現場總線型控制系統是以集散式監控系統為基礎發展起來的監控系統，它把現場總線作為每個子系統的控制網絡，使得每個現場都擁有監控功能?，F場總線型控制系統能夠實現由分散到現場的控制，它通過“總線”的方式來進行數據的傳遞。在現場，FCS利用智能I/O模塊和智能儀器實現控制系統的組態，數據的采集、處理、輸出以及控制運算都是由現場的智能設備完成，通過雙向現場總線的方式完成全部數據和指令傳輸，實現信息資源共享，因此使得現場信息的可利用程度得到了有效提高，增強了整個系統的可靠性。

3 結束語

可編程邏輯控制器PLC擁有豐富的功能，具有優良的穩定性和可靠性，在目前的船舶電站監控系統中應用PLC控制器，充分地利用了PLC的技術優勢，隨著PLC的不斷發展，船舶電站監控系統愈加智能化、自動化，將進一步實現船舶電站的自動化。

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