一种可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站的制作方法

本实用新型涉及同步发电机领域，特别是涉及一种可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站。

背景技术：

船舶电站是船舶的重要组成部分，现代船舶对船舶电站及电力系统依赖越来越强，电站运行的可靠性、经济型对保证船舶安全、经济航行具有重要意义。

然而，在现有技术中：(1)利用分立元件构建逻辑电路制造的调频调载装置。这种装置我国早在20世纪70年代已开始研制生产, 该类产品经过数十年的发展, 性能稳定可靠, 但元器件复杂, 易坏, 维修困难, 难以扩展构成全套的自控系统。所以现在系统设计基本已经不再使用。(2) 利用单片机系统开发的小型调频调载装置。我国各科研院所于20世纪80年代末开始研制, 该装置成本低廉, 编程方便, 但是单片机抗干扰性差, 容易出现误动作。因此现在系统设计基本也不怎么使用。(3) 利用集成电路构建逻辑电路制造的调频调载装置。如国外的DEIF、WOODWARD、SIEMENS、SELCO公司开发的调频调载装置。虽然功能强大, 但是对发电机组的要求比较高, 价格也相当贵。国内的一些发电机厂家的产品调速性能达不到要求, 发出的调速信号, 发电机没有及时反应, 致使系统多次发出调速信号, 反而容易出现震荡。

技术实现要素：

为了克服以上的技术不足，本实用新型提供一种可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站。

本实用新型提供一种可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站，其包括箱体，所述箱体与若干发电机连接，所述箱体内设有与任意一个发电机连接的三相多功能综合电量变送器，所述三相多功能综合电量变送器与PLC可编程控制器通讯连接，所述三相多功能综合电量变送器采集发电机的电压、频率、电流、功率和功率因素参数，所述PLC可编程控制器获取所述三相多功能综合电量变送器采集的参数，并经过PLC的运算功能去进行发电机状态比较，所述PLC可编程控制器设有并车模块连接，所述并车模块依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动启动备用的发电机，以及发电机的自动启动和自动停机控制，所述PLC可编程控制器设有接口模块，用于外接第三方设备，所述的第三方设备连接到所述PLC可编程控制器后抽象为虚拟设备，所述PLC可编程控制器设有与其连接的容量设置模块、发出功率检测模块、平均功率检测模块、并网判断模块和控制输出模块，以及为上述各模块供电的电源模块；所述容量设置模块用于设置发电站中各发电机的额定功率，所述并网判断模块用于判断所述发电站中的发电机是否并网及已并网的发电机数，所述发出功率检测模块用于检测已并网的发电机当前的有功功率和 / 或无功功率，所述平均功率检测模块用于根据检测到的各有功功率计算出平均有功功率，所述PLC可编程控制器设有通讯模块，且所述通讯模块与远程监控中心通信连接，所述PLC可编程控制器还设有调速开关，所述调速开关包括手动调速电路以及自动调速电路。

所述PLC可编程控制器还包括显示屏，用于设置电站的相关参数和显示整个电站的运行情况。

所述船舶电站还包括同步表。

所述PLC可编程控制器为西门子S7-200系列PLC可编程控制器。

所述PLC可编程控制器通过RS485 RTU通讯协议与三相多功能综合电量变送器组成通信网络。

所述三相多功能综合电量变送器为ZWD433B型。

所述船舶电站还设有报警模块。

所述自动调速电路包括控制开关GCS，分别与所述控制开关GCS的自动控制端连接的开关S12的1X05端和1X06端，且1X05端则与继电器65R的线圈连接，1X06端则与继电器65L的线圈连接，继电器65L的两个常开端则接在电机M的两端构成第一通电回路，继电器65R的两个常开端则接在电机M的两端构成第二通电回路，第一通电回路的导通方向与第二通电回路的导通方向相反。

所述箱体上设有若干仪表盘以及控制开关。

本实用新型的有益效果：主要由PLC可编程序控制器和三相多功能综合电量变送器有机的结合组成的简单且结构合理的硬件连接，同时实现如下功能：

(1)发电机组根据负载需要, 自动启动、投入运行和自动停车；

(2)发电机和电网母线自动同步和自动并车；

(3)实现电网电压和频率的自动恒定；

(4)并联运行机组间自动实现负载(有功和无功)的分配和转移；

(5)按电站负载情况能自动卸除或投入次要负载；

(6)重载问询功能；

(7)发电机组运行程序的选择, 以按照设置要求启动和投入备用发电机；

(8)故障报警、自动保护与按一定程序自动投入相应的备用机组, 并解列故障机组；

(9)自动巡回检测、报警和打印记录。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的连接示意图。

图3为本实用新型的结构框图。

图4为调速开关的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

如图所示，本实用新型提供一种可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站，其包括若干发电机，任意一个发电机均设有三相多功能综合电量变送器2，所述三相多功能综合电量变送器与PLC可编程控制器1通讯连接，所述所述三相多功能综合电量变送器采集发电机的电压、频率、电流、功率和功率因素参数，所述PLC可编程控制器获取所述三相多功能综合电量变送器采集的参数，并经过PLC的运算功能去进行发电机状态比较，所述PLC可编程控制器设有并车模块连接，所述并车模块4依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动启动备用的发电机，以及发电机的自动启动和自动停机控制。该装置还包括显示屏3，显示屏3与控制器1电连接。该装置还包括同步表。

所述PLC可编程控制器设有接口模块5，用于外接第三方设备，所述的第三方设备连接到所述PLC可编程控制器后抽象为虚拟设备，可以进行功能扩展。

所述PLC可编程控制器设有通讯模块，且所述通讯模块与远程监控中心通信连接，可以实时将检测的数据传输至远程监控中心，以便远程监控发电机的工作状态。

所述PLC可编程控制器设有与其连接的容量设置模块6、发出功率检测模块8、平均功率检测模块7、并网判断模块9和控制输出模块10，以及为上述各模块供电的电源模块；所述容量设置模块用于设置发电站中各发电机的额定功率，所述并网判断模块用于判断所述发电站中的发电机是否并网及已并网的发电机数，所述发出功率检测模块用于检测已并网的发电机当前的有功功率和 / 或无功功率，所述平均功率检测模块用于根据检测到的各有功功率计算出平均有功功率。

所述PLC可编程控制器计算已并网的发电机当前的有功功率与其额定功率的差值，并判断该差值是否在容许的范围内，如果该偏差不在容许的范围内，则根据平均有功功率和已并网的发电机数计算出当前总的有功功率，并通过所述控制输出模块输出控制信号调节所监控的发电机的转速，使得当前总的有功功率均匀分配到各发电机上，其中均匀分配是指各发电机的额定功率之间的比例等于各发电机的有功功率的比例。

所述PLC可编程控制器还设有调速开关，所述调速开关包括手动调速电路以及自动调速电路。所述自动调速电路包括控制开关GCS，分别与所述控制开关GCS的自动控制端连接的开关S12的1X05端和1X06端，且1X05端则与继电器65R的线圈连接，1X06端则与继电器65L的线圈连接，继电器65L的两个常开端则接在电机M的两端构成第一通电回路，继电器65R的两个常开端则接在电机M的两端构成第二通电回路，第一通电回路的导通方向与第二通电回路的导通方向相反。

通过控制开关GCS的手自动切换，可以实现手动调速和自动调速的切换，而在使用自动调速功能时，该控制开关GCS分别控制开关S13的1X05端和1X06端导通，从而实现对控制导通方向的第一通电回路以及第二通电回路的分别控制，实现对电机M的加减速自动控制，可以实时进行加减速控制，避免了人为的去调节电机的速度，效率更高。

所述箱体上设有若干仪表盘11以及控制开关。所述仪表盘包括赫兹表、电流表、电压表、功率计等。

PLC可编程序控制器1为西门子S7-200系列PLC可编程控制器。PLC可编程序控制器1通过RS485 RTU通讯协议与三相多功能综合电量变送器2组成通信网络。三相多功能综合电量变送器2为ZWD433B型。西门子S7-200系列PLC可编程控制器为CPU224。

详细来说：本实用新型的可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站，主要是由发电机主开关、西门子S7-200系列PLC可编程序控制器(CPU224)和三相多功能综合电量变送器(ZWD433B)和带同步脉冲输出的同步表及可进行有关参数设置和显示的触摸屏（显示屏）来实现的。发电机主开关的主要功能是对船舶电器进行供电分配及对发电机进行保护,每台发电机配一台三相多功能综合电量变送器，它采样发电机的电压、频率、电流、功率和功率因素等参数，并通过RS485 RTU通讯协议与西门子S7-200小型PLC组成通讯网络，PLC读取各台发电机的相关参数并经过PLC的运算功能去进行比较，触摸屏可以设置电站的相关参数也可以显示整个电站的运行情况，PLC是本电站系统的核心，它根据外部信号判断电站的整体工作方式，可以实现如下功能：

(1)发电机组根据负载需要, 自动启动、投入运行和自动停车；

(2)发电机和电网母线自动同步和自动并车；

(3)实现电网电压和频率的自动恒定；

(4)并联运行机组间自动实现负载(有功和无功)的分配和转移；

(5)按电站负载情况能自动卸除或投入次要负载；

(6)重载问询功能；

(7)发电机组运行程序的选择, 以按照设置要求启动和投入备用发电机；

(8)故障报警、自动保护与按一定程序自动投入相应的备用机组, 并解列故障机组；

(9)自动巡回检测、报警和打印记录。

本实用新型的可实现自动化管理系统的PLC可编程船舶电站，其可以保证供电的安全可靠和改善劳动条件, 同时也提高运行的经济性。因为是通过总线通讯方式进行数据采集和处理，因此结构非常简单，性能稳定可靠，抗干扰能力强，且价格便宜，适用于越来越多的国产化的要求，其主要核心技术是PLC编程技术。可编程序控制器(PLC)作为主处理器,其本身就具有可靠性高、功能齐全、造价便宜、电磁兼容性能好，具有扩展单元或扩展模块,当需要较多输入/输出时可以方便地扩展,更改控制逻辑只需修改软件，无需对硬件作改动因此硬件设计大大简化,程序可以复制，批量生产也很容易，而且还有对舰船电站的抗干扰能力强等优势。对船舶电站来讲, 其最大特点是动作复杂、频繁,且有较多的执行元件如接触器。在这种场合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，可以不花费额外的费用来实现复杂的控制逻辑。一般的PLC 都有上百个内部辅助继电器甚至更多,且还有多种专用的内部继电器, 足可以应付一般的控制要求，惟一需要做的工作就是对PLC 进行编程。PLC 的另一个优点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，从上述意义上来讲, 本实用新型具有实际意义。

所述船舶电站还设有报警模块，根据检测的数据变化，从而判定是否出现故障并起到报警的作用。

实施例不应视为对本实用新型的限制，任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。