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船舶电站是船舶及其电力系统的核心,船舶电站运行的可靠性、经济性对保证船舶安全、经济运行具有重要意义。船舶电站自动化是机舱自动化的重要组成部分,随着现代船舶电气化、自动化程度的不断提高,集中监控与管理船舶系统的各项参数指标在整个系统中占着及其重要的地位。良好的监控系统可以大大降低工作人员劳动强度,提高工作效率,提高供电的稳定性和可靠性。
本文针对交流380V 50Hz船舶电站,以XBTGT5330触摸屏、Modicon M340 PLC和PPU为核心设计实现船舶自动化电站监控系统,结合PLC控制程序和基于触摸屏的人机界面软件开发了船舶自动化电站监控软件,将各个环节有机的联系起来,组成一个实时控制系统,采集来自各发电机、断路器、电网以及主要负载的必要信息和参数,并加以分析、判断,根据不同的条件自动采取必要的措施,处理电站运行中可能出现的各种情况,并根据电站的负载进行必要的控制。本系统利用上海海事大学——施耐德电气联合实验室环境运行验证,可以有效地管理和监控船舶电站的运行状态,提高了电站的稳定性和可靠性,对于船舶电站的自动化管理以及远程监控的研究具有价值。
本文完成的主要研究工作如下:
1. 分析和研究船舶自动化电站结构和功能特点,以及其控制和保护方法,针对交流380V 50Hz船舶电站,设计实现以XBTGT5330触摸屏、Modicon M340 PLC和PPU为核心的船舶自动化电站控制系统。
2. 完成船舶自动化电站PLC自动控制程序设计,控制系统自动通过采集电站运行的各项参数指标,判断船舶电站当前工况;根据不同工况采取相应的控制策略,以达到使船舶电站安全、高效的供电目标。
3. 利用XBTGT5330触摸屏及组态软件开发船舶自动化电站监控人机界面,实时监控电站运行、故障报警以及历史记录的查询和打印;在遥控模式下,通过人机界面可以实现对电站设备的基本功能控制。
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该设计以51系列单片机AT89S52为控制核心,实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时,为了更好地采用模块化设计法,分步的设计各个单元功能模块,系统的硬件部分可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成,包括运算放大器AD620和A/D转换器ICL7135;人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示,主要使用ZLG7289键盘控制芯片和OCM4x8C显示器,可以方便的输入数据和直观的显示中文。系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。软件部分应用单片机C语言进行编程,实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能(称重范围为0~9.999Kg,重量误差不大于±0.005Kg),并发挥部分的显示购物清单的功能,可以设置日期和设定十种商品的单价, 还具有超量程和欠量程的报警功能。整个系统结构简单,使用方便,功能齐全,精度高,具有一定的开发价值。
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