论文导读：监控系统的总体框图如图1所示，它包含了自动化电站应具备的各项功能，由总体监控逻辑把它们有机组织在一起，各功能相互独立又相互联系，共同完成电站的自动运行。在通信过程中，控制PC机为主站，各子站PLC为从站，且遵从MODBUS通信协议，PLC通过RS485总线和计算机远程连接成一套网络式控制系统。6.监控系统的可靠性设计由于船舶电站的现场环境过于恶劣，各种电磁干扰和机械振动干扰特别强烈，如果安装使用不当或抗干扰措施不足，都不能保证监控系统的正常安全运行。可视化软件VB的应用，因图像形象便于操作者的管理。
关键词：船舶电站，监控系统，PLC，VB
1.绪论船舶作为重要的交通依然保持着无可替代的地位。在全球经济一体化的发展过程中，船舶承担着90%以上的国际贸易货运量，适应新的航运要求的船舶不断出现。船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力，它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备[1]。船舶电站是由原动机、发电机和附属设备及配电板组成的。发电机组容量据全船电动机械设备的数量确定，普遍采用400伏三相交流电,频率有50赫兹和60赫兹两种。本系统由二个工作母站（1个备用）、3工作子站组成，通常一个工作母站设在机舱监控室，另一个设在驾驶室。两个工作母站完全独立，可同时或单独操作，并互为备用。主控系统选用体积小、模块化、功能强大的三菱PLC（FX2N）为核心，配合使用可视化软件VB来集中监控，从而最大程度地提高船舶航行的安全性、可行性和经济性。
2.船舶电站监控系统工作原理随着船舶自动化程度的不断提高，电站自动化由局部的、就地的监控，必然发展到综合的、集中的自动化电站[2]。自动化电站的基本功能包括：信号自检、自起动、自动准同步并车、自动恒压恒频及功率分配、自动解列、自动停机、自动无功补偿、重载询问等功能。本文对其中的一些模块作了分析。
监控系统的总体框图如图1所示，它包含了自动化电站应具备的各项功能，由总体监控逻辑把它们有机组织在一起，各功能相互独立又相互联系，共同完成电站的自动运行。
图5.2 监控系统总体框图
自动化产业中，PLC因适用性高所以常用于第一线的控制器，但尚有一些功能上的限制，如存储器容量、数据处理分析能力、报表打印，而这些限制可以利用Computer Link解决[3]。利用三菱公司提供的SW3D5F软件可以实现EXCEL监控，而且仅需要作应用软件的设置而不需要复杂的程序设计，此种方式可以迅速达成PLC集中监控的目的，但是此种监控模式还存在一些问题，例如无可视化的效果、数据共享局限性、无法使用其他应用元件、响应时间长等。这里选用VB软件来设计上位机监控系统，可以解决上述问题。
在通信过程中，控制PC机为主站，各子站PLC为从站，且遵从MODBUS通信协议，PLC通过RS485总线和计算机远程连接成一套网络式控制系统。一般计算机已有的串行口大多为RS-232形式，所以当PLC以485的通信模块与计算机的RS-232串行口连接前，必须安装RS-232/485的转换器；计算机的串行口不足时，可直接利用RS-485/422的PCI界面卡与PLC通信。这里PLC采用485BD的通信模块形式，传输距离可达50m。计算机通信模式中，因其通信的数据有固定的格式，可以用16台PLC与1台计算机来构成一个集中监控系统，这里我们只选用了3台PLC，所以可以使用。
3.电站自动化的部分模块分析3.1 自动并车
PLC控制系统充分利用计算机能力，通过采集电压等参数的基本数据，按一定的算法得出调频和合闸指令的。理想并车需要三个条件：待并发电机的电压与运行机组电压相等、频率相同、电压相位一致。设计思想是当系统初始化后，启动并车程序，判断差压是否在允许范围（一般取4%UN），符合条件后再判断频差范围（0.15HZ<△f<0.3HZ），发出合闸指令。
3.2 PLC端的通信程序
PLC与计算机之间接收数据前要先进行PLC的端口设定。PLC是以D8120数据寄存器来表示通信参数，D8121数据寄存器来表示PLC的站号，8129来检测通信数据是否异常[4]。下面设置的是2号站通信程序，其他的只需站号修改就可使用。
LD M8002
MOV H6080 D8120 ；通信参数设置，具体可查D8120的设置内容
MOV H0002 D8121 ；设置PLC的站号为2号站
MOV K0 D8129 ；D8129的初始值为100m,K代表10进制
END
3.3 安全保护安全保护是系统自动化的一个重要组成部分，对自动化电站而言安全保护就是指对发电机组的保护。作为一个基本电站系统，按规范要求本身设置了保护装置，但为了进一步提高供电品质与尽量保持电网连续供电，在自动化电站系统中，同样设有过载、短路、欠压、逆功率保护，使发电机有了双重保护，运行的更安全。欠压过流保护可由程序整定，过流，发电机逆功率保护主要是由逆功率继电器来承担。
5.VB监控系统
计算机通信程序设计的大致步骤有：串口及通信参数初始化、求和校验子程序、接收子程序、通信过程出错处理子程序、发送开关量命令子程序、定时读取负荷测量值子程序等。
整个监控系统如图2所示。论文大全。共有三组PLC控制系统，每组使用VB的Frame框，这样框内的组件可以一起移动且分组明确[3]。Y0、Y1、Y2是三个Command阵列式控制项，无论单击任何控制项都会触发相同的Command_Click事件，并且会以Index变量来表示是由阵列中哪个控制项所触发的。同样，在主对话框中增设Shape控制，利用Shape控件（阵列式）的FillColor属性的变化，以颜色来表示Y0～Y2元件的状态，因阵列式可利用Do…Loop语句来减少显示Y0～Y2所需要的程序，而于设计阶段中，各阵列的Shape属性为FillColor属性为白色，FillColor为实心。串行通信器件选用MSComm这个ActiveX控件，如图2中右下角所示。
图2 VB监控画面[3]
6.监控系统的可靠性设计由于船舶电站的现场环境过于恶劣，各种电磁干扰和机械振动干扰特别强烈，如果安装使用不当或抗干扰措施不足，都不能保证监控系统的正常安全运行。船舶电站内的各种干扰可能使PLC接收到错误的信号，造成PLC误动作，或使PLC内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。所以在船舶电站监控系统设计时，必须采取相应的可靠性措施，以消除或减少干扰的影响，保证船舶电站系统的正常运行。论文大全。
当船舶电站监控系统中的开关量信号传输距离较远时，应选用屏蔽电缆。模拟量信号和高速信号也应选用屏蔽电缆。论文大全。通信电缆的信号很高，一般应选用专用电缆或光纤电缆。PLC监控系统属高速低电平监控装置，应采用直接接地方式。
7.结论与展望本文设计的船舶电站自动化监控系统由现场控制、操作管理和集中监控组成，是当前最优的开放式网络结构。根据船舶电站监控技术的发展趋势，分析了现场总线技术在电站自动化中的应用现状，通过论证，表明PLC计算机联合应用于电站监控是完全可行的，并具有技术优势。PLC程序采用模块化设计思想，在设计时结构清晰，便于检查和修改。可视化软件VB的应用，因图像形象便于操作者的管理。开放式和网络化是未来船舶电站自动化的创新模式，并向实现机舱综合自动化这个高层次阶段发展，这个是未来研究方向。
参考文献[1]王文义.船舶电站.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006
[2]姜锦范.船舶电站及自动化[M].大连：大连海事大学出版社，2005.
[3]郭昌荣.FX系列PLC的链接通信及VB图形监控[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[4]廖常初.FX系列PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2005.4
