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1.plc在28000DWT多用途重吊船自動(dòng)電站上的應(yīng)用

1.1機(jī)旁PLC控制單元

28000DWT多用途重吊船入ABS船級(jí)社，機(jī)艙自動(dòng)化為無人機(jī)艙，設(shè)有三臺(tái)發(fā)電機(jī)組，原動(dòng)機(jī)為MAN6L16/24.每臺(tái)發(fā)電機(jī)組機(jī)旁設(shè)有帶觸屏的PLC可編程序控制單元，信號(hào)接口單元及電源單元。PLC可編程序控制單元主要完成對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組的操作，控制，監(jiān)測(cè)和安保，當(dāng)發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障時(shí)按照用戶程序進(jìn)行相應(yīng)處理的功能。來自機(jī)組的各種開關(guān)量及模擬量的信息，經(jīng)過信號(hào)接口單元后，通過PLC單元的DI,AI輸入模塊，輸入到PLC單元中，在PLC的一個(gè)工作周期中,完成數(shù)據(jù)的采集，執(zhí)行用戶程序,通過輸出端口控制相應(yīng)設(shè)備動(dòng)作。

1.1.1機(jī)旁PLC控制單元主要特點(diǎn)所有的傳感器和控制裝置，通過連線連接到發(fā)電機(jī)組的PLC控制單元，發(fā)電機(jī)組PLC控制單元是由經(jīng)過認(rèn)可的，高可靠性的元件，以模塊化的型式組成的。為防止震動(dòng)的損害，通過防震裝置安裝在發(fā)電機(jī)組上。發(fā)電機(jī)組上裝有電液調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過PLC控制單元的控制實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的速度調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻調(diào)載功能特性.發(fā)電機(jī)組的控制單元包括一個(gè)集成控制模塊，用于發(fā)電機(jī)組的控制，監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)，該模塊用于收集發(fā)電機(jī)組的測(cè)量數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)控制程序，并將相關(guān)數(shù)據(jù)通過RS422/RS485接口傳輸給船上的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。通過對(duì)絞信號(hào)電纜和電站管理系統(tǒng)進(jìn)行接口聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的遙控啟停及遙控調(diào)速等功能。機(jī)旁PLC控制單元還裝備了一個(gè)顯示模塊，顯示模塊由一個(gè)觸摸屏和一個(gè)集成的PLC擴(kuò)展板組成，PLC擴(kuò)展板主要用于發(fā)電機(jī)組的超速、滑油低壓及卻水高溫的安全保護(hù)系統(tǒng)。在觸摸屏上可以顯示和修改相關(guān)參數(shù)值及直接操縱發(fā)電機(jī)組的起停。控制單元的用戶程序可以通過顯示模塊上的網(wǎng)絡(luò)接口直接修改。各模塊之間通過冗余總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。機(jī)旁PLC控制單元與輔機(jī)單元的傳感器和調(diào)速器、船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)及電站管理系統(tǒng)PMS之間聯(lián)系框圖如圖2所示。

1.228000DWT多用途重吊船電站管理系統(tǒng)

28000DWT多用途重吊船的電站管理系統(tǒng)采用的是基于PLC和PPU船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。通過與發(fā)電機(jī)組的接口單元及機(jī)旁PLC控制單元一起實(shí)現(xiàn)電站的自動(dòng)化，滿足了ABS規(guī)范中，無人機(jī)艙自動(dòng)化標(biāo)志對(duì)船舶電站的要求。理論上，PLC可以完成PMS電站管理系統(tǒng)的所有功能，但為了提高電站系統(tǒng)的快速性和可靠性，對(duì)于電站的某些功能，一般采用專用模塊來實(shí)現(xiàn)。本船采用的是DEIF公司的PPU發(fā)電機(jī)并車與保護(hù)單元，在PMS中，有時(shí)它單獨(dú)工作，有時(shí)與PLC單元一起工作，同時(shí)不斷地同PLC模塊中的CPU模塊通過MODBUS工業(yè)總線交換控制和監(jiān)測(cè)信息。PPU單元負(fù)責(zé)電網(wǎng)電壓，電流，頻率等信號(hào)的采集和處理，具有發(fā)電機(jī)的保護(hù)和自動(dòng)并車的功能，它一方面可以能通過MODBUSRS485總線接口，將采集和處理過的與電壓，電流，頻率，功率等有關(guān)的信息輸入到PLC控制單元中，另一方面又能接收和執(zhí)行主配電板上PLC控制單元發(fā)出的指令。

1.2.1PMS中PLC主要特點(diǎn)本船主配電板的PLC控制單元為施耐德的BMX系列，PLC控制單元的CPU為BMXCPS2010，數(shù)字量的輸入模塊為BMXDDI6402K,數(shù)字量輸出模塊為BMXDDO6402K，配電板的PLC控制單元是自動(dòng)電站的關(guān)鍵組成部分，它與三臺(tái)PPU及發(fā)電機(jī)機(jī)旁的PLC控制單元之間的聯(lián)系框圖如圖3。圖3PMS中PLC與外部設(shè)備聯(lián)系框圖

1.2.2PMS中PLC主要功能主配電板的PLC控制單元與三臺(tái)PPU及發(fā)電機(jī)機(jī)旁的PLC控制單元一起協(xié)調(diào)工作，為全船電器用戶提供可靠的，連續(xù)的電力。采用Twido編程語言中的梯形圖和指令表編制用戶程序，確保了電力系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)如下主要功能：a)發(fā)電機(jī)過載長延時(shí)和短路保護(hù)。b)通過PLC輸入輸出接口,對(duì)來自主配電板內(nèi)外傳感器上模擬量數(shù)字量信號(hào)的采集，并進(jìn)行用戶程序處理。c)電網(wǎng)失電發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)控制。d)匯流排異常處理功能。e)輕載解列功能，當(dāng)兩臺(tái)或更多臺(tái)發(fā)電機(jī)在網(wǎng)，如果每臺(tái)發(fā)電機(jī)的負(fù)載低于預(yù)先設(shè)定值，則PLC發(fā)出負(fù)載轉(zhuǎn)移命令，將其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)移之后，該發(fā)電機(jī)主開關(guān)分閘，發(fā)出停機(jī)命令。f)當(dāng)功率管理系統(tǒng)接收到重載詢問信號(hào)時(shí)，PLC計(jì)算在網(wǎng)發(fā)電機(jī)剩余有效功率。如果剩余有效功率能滿足大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（未超過發(fā)電機(jī)額定功率85%），PLC發(fā)出重載起動(dòng)認(rèn)可信號(hào)。如果剩余有效功率不能滿足大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，PLC先發(fā)出給予備用發(fā)電機(jī)起機(jī)命令，自動(dòng)并車，負(fù)載均分，最后PLC發(fā)出發(fā)出重載起動(dòng)認(rèn)可信號(hào)。g)發(fā)電機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下的預(yù)潤滑。h)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)并車、功率的自動(dòng)分配、功率自動(dòng)轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動(dòng)調(diào)整操作。i)發(fā)電機(jī)組及電網(wǎng)故障的自動(dòng)處理與報(bào)警，發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控與安保系統(tǒng)控制，自動(dòng)電站運(yùn)行參數(shù)調(diào)整等等。

2.結(jié)論

28000DWT多用途船的自動(dòng)電站系統(tǒng)，采用目前最可靠的PLC控制技術(shù)和MODBUS總線技術(shù)，為電站的安裝調(diào)試提供了便利。本項(xiàng)目已有多條已經(jīng)交付，基于PLC控制的自動(dòng)電站系統(tǒng)的可靠性，準(zhǔn)確性得到了船東的好評(píng)。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展，和PLC控制器成本的進(jìn)一步降低，在船舶復(fù)雜控制設(shè)備上，采用PLC可編程序控制器，對(duì)于我國造船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

作者：畢建秀單位：黃海造船有限公司