基于Profinet的船舶电力管理系统的设计与实现

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:karrou
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现代船舶的发展趋向于大型化、集成化和先进化。船舶用电负荷的数量及类型都在不断增加,船舶电站电能的生产、分配及用电负荷的管理变得异常复杂,因此必须对船舶电站的发电、配电及用电负荷进行有效的管理,不仅要保证船舶电站有足够的可用功率,预防船舶电力系统断电,而且还要对系统进行电力优化,使得燃料消耗和机组损耗降到最低。另外,为保证船舶电站的安全可靠运行,系统的保护与报警也成为不可或缺的组成部分,这样既可以保证设备正常运行,又可以减少设备的维护成本,提高设备的利用率。因此,船舶电力管理系统(PMS)也就成为一个必然的选择。  本文以s7-1200型PLC为核心控制器,通过搭建基于Profinet的工业以太网将PLC、触摸屏及远端计算机组态到一个网络内。同时,具体设计开发并实现了船舶电站PMS的系统I/O环节、负载管理环节、配电管理环节、电力优化环节以及系统监控环节,首先在硬件上将PC、HMI、核心控制器、执行单元接入分层结构的工业控制以太网,然后对于系统各环节中的具体功能进行设计,包括PLC控制线路的设计、程序的编写以及HMI配合系统具体执行过程的组态。  在设计中,采用模块化设计思想,将系统分成6大模块及若干子模块,并详细阐述部分模块的设计原理及实现过程。核心控制器采集船舶电力系统的电压、电流、功率及某些开关的状态,通过所设计的程序算法及上位机触摸屏的协作,完成整个船舶电站电力管理系统的各项功能。  最后,在完成硬件连接及软件的编写与写入后,对系统进行了实验室船舶电站平台条件下的安装、接线及调试,实验结果验证了本文中基于Profinet的船舶电站PMS的各项功能的设计思想是合理的、可行的,同时,也验证了在实验室条件下,本文实现了上述PMS的各项主要功能。
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