孔礼　冯蕊

摘 要：船舶电站是船上电能最重要的来源，也是船舶电力系统的核心，有效地监管与控制它的运行过程对于保证船舶电力系统的性能至关重要。将各系列的PLC与智能软件相结合并应用到船舶电站监控系统中，从而实现船舶电站稳定的运行和高效的监控管理，提高了船舶电站的自动化程度。

关键词：PLC;船舶电站;监控系统;自动化

0 引言

随着PLC控制器的不断发展，同时为了满足船舶电站监控系统自动化的需求，人们将PLC应用到船舶电站监控系统上，充分利用PLC的功能和优势来对船舶电站进行控制。据此，本文简单地介绍了部分PLC控制器在船舶电站监控系统的应用，帮助人们初步了解船舶电站监控系统自动化是如何实现的。

1 PLC在船舶电站监控系统中的应用

基于PLC控制器的监控网络已经被大量应用在工业自动化领域，PLC具有成本低、运行稳定可靠、安装简单、维修便利等特点。在目前的船舶电站监控系统中，主要应用到了S7-200/S7-300 PLC、FX2N PLC和施耐德系列PLC。在如今的船舶电站监控系统中实现了S7-300PLC与Labview结合，FX2N PLC与组态软件MCGS结合，FX2N PLC、CC-Link/LT和Labview三者结合、Modicon M340 PLC和PPU结合、FX2N PLC与可视化软件VB结合，正是PLC与这些软件或控制器有效结合，使得PLC在船舶电站监控系统中能够发挥丰富的功能、能够可靠地工作，从而实现船舶电站监控系统的自动化。

1.1 PLC在船舶电站监控系统中的工作方式

PLC作为下位机，主要是通过RS-485总线通信接口与上位机PC机连接，进行数据和指令传输，同时可利用MCGS组态软件，让PLC界面与PC界面相关联并且得到控制。PLC也与各发电机组、柴油机以及电网相连接，用传感器和变送器采集数据，主要收集的运行数据包括：柴油机的转速、温度和震幅等，电网和发电机组的电压、频率、功率等，这些监测到的数据以标准信号方式或BCD码通过I/O接口传输到PLC，这个过程根据已定的PLC程序运作，PLC将收集到的运行参数先进行简单处理，依据得到的电压、电流、温度等参数进行判断，再通过通信接口将一些重要的数据传输出到上机位，PC机将这些数据与相应设定的阈值进行比较，完成对比后，向PLC传输特定的指令，控制参数由PLC的模拟量输出或数字输出到对应的执行设备上，同时控制端对这些参数进行存储、打印。

1.2 PLC在船舶电站监控系统中的功能

（1）在船舶电站监控系统中，PLC作为主控器对柴油机发动机、发电机组和电网传输来的数据进行处理，然后将已经处理的数据传输出去。

（2）PLC通过控制发电机组智能控制模块来对待并网发电机进行控制，实现发电机组的起动、并车、停止、调频以及调速等功能，同时采集发电机组和电网的实时运行数据，并上传到监控系统，实现对发电机组和电网实时监控的功能。

（3）PLC将柴油发动机的温度、转速、震动等实时参数上传，从而完成监控系统对柴油机运行状况的实时监控。

（4）PLC通过对设备参数地处理，可完成设备的故障分析和故障排除等工作，从而提高了船舶电站的安全性和可靠性。

1.3 船舶电站监控系统的改进

（1）在PLC控制的电网系统中，可以采用Profibus - DP总线结构，利用智能仪器，把全部用电节点的数据实时传输到PLC的I/O接口，从而完成对现场设备的动态监控，也可当作控制总线，传输PLC发送的调控指令。

（2）PLC可与GPC结合，GPC和PLC利用反馈原理，能够控制发电机的工作状态、调整发电机的频率，这时没有上位机的参与，大大降低了监控网络中数据的传输，因而提高了系统的可靠性和运作效率。

（3）PLC可与PPU控制器配合使用，能够完成自动同步并车、控制功率和频率以及保护和显示等功能，从而实现对船舶电站的控制。

2 基于PLC控制的船舶电站监控系统分类

随着自动化技术的发展，使得PLC在模拟、测量和逻辑控制等方面有着广泛的应用，在船舶电站中逐渐产生了集中式监控系统（CCS）、集散型监控系统（DCS）和现场总线型监控系统（FCS）三种基于PLC控制的监控系统，在目前的船舶电站中主要使用的是现场总线型监控系统。

2.1 CCS

采用功能强大、运行速度快的PLC的集中式监控系统的功能是实现对船舶电站柴油机发电机组进行较为集中的监测和控制，它可以同时监测船舶电站设备的各项参数，可替代像频率、转速、电压这些模拟调节器。

2.2 DCS

集散型监控系统是能够同时将集中管理和分散控制相结合的控制系统，它主要是由PLC、调节器以及计算机组成。该系统根据船舶电站各种设备的位置分布，将以PLC为核心的采集和控制单元按照就近原则设置在这些设备位置附近。该系统设备可以通过模拟信号和数字信号来实现设备之间以及通信接口之间的信号传递，数字信号逐渐成为信号传递的主要方式。

2.3 FCS

现场总线型控制系统是以集散式监控系统为基础发展起来的监控系统，它把现场总线作为每个子系统的控制网络，使得每个现场都拥有监控功能。现场总线型控制系统能够实现由分散到现场的控制，它通过“总线”的方式来进行数据的传递。在现场，FCS利用智能I/O模块和智能仪器实现控制系统的组态，数据的采集、处理、输出以及控制运算都是由现场的智能设备完成，通过双向现场总线的方式完成全部数据和指令传输，实现信息资源共享，因此使得现场信息的可利用程度得到了有效提高，增强了整个系统的可靠性。

3 结束语

可编程逻辑控制器PLC拥有豐富的功能，具有优良的稳定性和可靠性，在目前的船舶电站监控系统中应用PLC控制器，充分地利用了PLC的技术优势，随着PLC的不断发展，船舶电站监控系统愈加智能化、自动化，将进一步实现船舶电站的自动化。

参考文献：

[1]郑伟胜.基于PLC的船舶电站监控系统研究[J].舰船科学技术，2015.

[2]刘世涛.基于PLC的船舶电站监控系统研究[J].机电技术，2018.

[3]戴康德.基于触摸屏和PLC的船舶电站监控系统设计[J].江苏科技信息，2016.

[4]张璟.PLC和Labview在船舶电站监控系统中的应用[J].舰船科学技术，2016.

[5]吴志良.船舶电站[M].大连海事大学出版社，2012