基于PLC技术和工业现场总线技术的船舶电力监控系统设计

船舶上的电力系统对于船舶航行安全具有非常重要的意义。本文提出一种基于PLC技术和工业现场总线技术的电力监控系统解决方案,实现船舶电力系统中电力参数的监控,能够完成船舶电站自动并车和解列,使用CC-LINK总线技术,监控模块获取的电力系统数据可以通过总线和船舶监控室进行数据传送。系统具有较高的实时性和可靠性。     

基于PLC和工控机的船舶电力系统故障诊断装置设计

为保证船舶的安全航行,故提高船舶电力系统的安全性和可靠性十分重要。文中设计了一套基于施耐德M340 PLC、XBTG7340触摸屏和工控机的电力系统故障诊断装置。该套故障诊断装置主要由施耐德M340 PLC、电力系统参数测量装置、XBTG7340触摸屏、工控机、NI数据采集仪、以太网等器件所组成,本诊断装置通过施耐德M340PLC、电力参数测量仪PM800、7个与互感器相连的模拟仪表和NI数据采集仪对船舶电力系统的参数进行相应的采集,将采集到的数据信息通过Modbus现场总线、工业以太网进行数据共享,实现对船舶电力系统装置的监视与检测,并将实时数据导入工控机matlab中进行故障程度与故障类别的判断。     

船舶无线传感网络节点数据的采集方法研究

通过对船舶无线传感网络节点数据,进行船舶无线传感组网设计,提高对船舶运行状态的分析和监测能力,提出一种基于量化融合跟踪和多线程总线调度的船舶无线传感网络节点数据的采集方法。进行船舶无线传感网络的路由拓扑结构设计,进行网络节点的最优分布路由控制和定位。在传感器节点优化定位算法设计的基础上,进行数据采集系统的硬件设计,采用32位数据总线进行船舶无线传感数据的高速捕获和总线传输,在FIFO RAM缓冲区采用连续脉冲冲激方法进行数据激发,将采集的数据存储在SCSI数据硬盘和局部总线中,实现数据实时调度和分析。测试结果表明,该采集方法能有效实现船舶无线传感网络节点数据的多线程多通道采集,数据检测和输出的准确性和实时性较好。     

船舶航行数据的远程集成采集方式

通过对船舶航行数据的远程集成采集,实现对船舶航行的状态监测,提出基于浮点DSP集成控制的船舶航行数据的远程集成采集系统设计方法,构建船舶航行数据采集的总体结构模型,数据采集系统的功能模块组成包括VXI全局总线模块、采集触发模块、数据传输模块、数据波束形成模块等,采用浮点DSP作为核心控制器,进行船舶航行数据的多重通道采集和信号输出设计,在波束形成器中输出采集的集成船舶航行数据。仿真测试表明,设计的数据采集系统能有效实现船舶航行数据采集,数据波束输出的响应能力较强。     

基于工控机和PLC的船舶电力系统故障报警装置设计

为了提高船舶电力系统安全性与稳定性,文中设计了一套基于施耐德M340 PLC和ACP-4000工控机的船舶电力系统故障报警装置。装置硬件方面,运用PM800电力参数测量仪和NI数据采集仪对电力系统现场级数据进行采集,运用ACP-4000工控机对采集数据进行分析并将数据在matlab中实时显示,运用施耐德M340 PLC对所发生的故障做出相应的故障判断、分类与报警。装置通信方面,运用3条网络通讯回路实现ACP-4000工控机、触摸屏、施耐德M340 PLC、PM800电力参数测量仪之间的数据传递与共享。装置实时数据在GUI界面上进行显示,并以.mat文件储存于电脑中供用户查看与使用。实验表明,其功能可以满足船舶电力电力系统监控的要求。     

基于C#/ Kingview/FCS的船舶配电监控管理系统设计

采用模块化分层设计,上位机利用C#编程语言在Visual Studio.NET开发平台上设计管理软件;前端机借助现场智能仪表,采用组态王Kingview开发监控软件对船舶机电设备的配电进行监控、报警和保护;并借助MODBUS协议和AIBUS现场总线技术,运用现代网络技术进行上位机与下位机的数据交换与信息处理,实现了船舶配电网数据的采集、交换、监控,提高了船舶管理的自动化水平。     

一种新型多路三相无中线电力参数测量装置

本文针对船舶电力系统设计了一种新型多路三相无中线电力参数测量装置，该装置能实现多路采集测量，具有精度高，体积小的特点。通过高速CAN总线能够方便地和远端的监控系统进行通讯。     

应用PLC控制的船舶甲板起重机故障可视化研究

以实现船舶甲板起重机故障可视化为目的,设计了PLC控制的船舶甲板起重机故障可视化方法.利用数据采集层采集起重机减速机、电机等运行数据,通过现场总线和USB形式传输到PLC控制层,PLC控制层监测起重机运行信息,并采用傅里叶变换和支持向量机进行故障诊断和故障报警,并将相应信息发送至可视化展示层内,利用可触摸显示屏为用户提...     

基于层次分析—模糊综合评估法的电力推进船舶电能质量实时评估系统

[目的]随着电力电子器件在船舶上的广泛应用和船舶电力系统容量的不断增加,船舶电能质量问题日益突出。为此,设计一种电能质量实时评估系统。[方法]首先,基于电力推进船舶电力系统的特点和船舶电能质量的研究现状,分析主流电能质量评估算法的优缺点与可行性;然后,根据最新评估标准,筛选可以反映船舶电力系统运行特点的8个电能质量指标,构建多层次评估体系,提出基于层次分析法(AHP)—模糊综合评估(FCE)法的船舶电能质量实时评估系统;最后,基于电力推进船舶实验装置进行可行性验证,并通过Matlab软件设计相应的图形用户界面(GUI)。[结果]该评估系统可以实现船舶电能质量的1 s级实时评估打分,同时生成定性与定量2种形式的评估结果。[结论]AHP—模糊综合评估法可以成功应用于船舶电能质量的实时评估系统,有利于船舶电力系统设备的集中监测管理,并为其他评估方法在船舶领域的应用提供一种新的设计思路。     

现场总线技术在船舶主机遥控系统的应用研究

当船舶操作人员离开机舱时,为了实现对船舶主机的远程控制,必须建立一个高效、稳定的船舶主机遥控系统。远程主机遥控系统不仅能够提高船舶的操作性能,改善工作人员的工作环境,还能提高船舶的可靠性,促进船舶机舱的自动化水平。本文以现场总线为遥控系统的通信网络基础,对船舶主机遥控系统的网络节点设计、总线分布、硬件电路设计和软件程序设计等模块进行系统研究。基于现场总线技术的船舶主机遥控系统在信号采集、传输和处理等方面,相对于传统的逻辑电路主机遥控系统具有速度快、精度高、不易失真等优点,具有重要的应用前景。     

基于实时以太网技术的船用合并单元装置

船用合并单元装置是船舶电力保护系统现场层重要的采集装置,其现有通信接口对船舶电力系统新的保护策略具有一定的制约。针对实时以太网(EPA)技术的特点,开展实时以太网与船用合并单元的适配技术研究,从硬件设计、软件设计和接口设计等方面介绍设计方案,并详细说明实时以太网接口的适配方案以及数据同步传输的解决方案。为船舶电力系统现场层数据传输引入一种新的网络技术。     

电力推进船舶电网集中监控系统研究与开发

为了提高船舶电力系统运行可靠性和故障检测能力,通过分析电力系统功能和任务,提出了以集中监控装置为控制层,以现场控制装置为服务层,以信息采集设备和电力系统设备为数据层的三层分布式架构,研究并开发了船舶电网集中监控系统。本文详述了该电网集中监控系统组成、功能和软硬件设计方案。实船试验表明,该电网集中监控系统实现了船舶电力系统集中监测、控制、保护和管理,保障了电力系统的安全、稳定、连续、经济运行。     

某舰用变压器在线监测与故障诊断系统研究

[目的]舰船变压器是大型舰船综合电力系统安全、稳定、可靠运行的关键,故应避免出现严重故障。[方法]基于高级精简指令集计算机(ARM),构建变压器状态在线监测与故障诊断系统。通过抗干扰和数据处理,用以保证实时、可靠、准确地获取运行状态数据;通过诊断系统数据分析,以准确预测和判断故障类型并报警,从而保证系统及时动作以防止故障扩大化;通过屏幕化显示,用以提高调度员对变压器运行状态的准确把握能力。[结果]Multisim仿真建模分析与现场运行测试结果表明:该系统可以准确采集变压器的运行状态数据,判断故障类型,并实时反馈给集控中心,从而制定合理的控制策略和规划调度方案,保证舰船综合电力系统正常工作。[结论]研究成果可为舰用变压器在线监测与故障诊断提供参考。     

基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术

[目的]为了实时获取某舰船外部环境中不同方向的多个磁场信号,用于制定舰船消磁的合适方案及为舰船实现磁隐身提供数据基础,构建一种分布式双环网数据采集系统。[方法]该系统基于ARM嵌入式架构,将STM32F4系列芯片作为微控制器,实时获取现场128个通道的磁场数据,借助以太网通信技术将数据传送至集控中心/上位机。[结果]该系统能够按照既定的处理策略,对舰船各个不同部位的磁场数据进行预处理,然后通过光纤双环网传送到集控中心/上位机供后续处理。[结论]现场运行测试表明,该数据采集系统能够可靠、准确、实时获取现场的多通道、大数据,具有推广应用价值。     

基于无线传感器网络的船舶电力系统故障检测算法

为了解决传统故障检测算法存在的检测精度低的问题,提出了基于无线传感器网络的船舶电力系统故障检测算法。构建无线传感器网络,并利用该网络实现对船舶电力系统实时运行信号的采集。按照不同的电力系统故障类型设置故障特征,作为故障检测的数据对比标准。通过输出故障类型和故障发生位置,实现船舶电力系统的故障检测。实验结果表明,与传统检测算法对比,设计的故障检测方法得出的检测结果更加接近设置的故障数据,即设计的故障检测算法的检测精度更高。     

基于实时以太网的电力推进船舶IPNCS设计

针对现场总线技术在综合电力网络控制系统中应用的不足,设计了将基于实时以太网的网络控制系统植入综合全电力系统的模型。通过增加软件调度层并在线确定优先级的方法,确定实时节点占用信道的顺序,克服了现场总线技术缺点的同时解决了以太网本身的实时性问题,符合电力推进船舶综合全电力系统的要求及其发展趋势。仿真结果证明了结论的有效性。     

船用承压结构变形场混合数字孪生监测模型方法实现

[目的]旨在为实现船舶的全生命健康监测设计一种面向结构健康监测的混合数字孪生系统。可实时采集及反馈关键舱室结构的变形,从而提升航运的信息化和安全管理能力。[方法]首先,采用奇异值分解法对多组载荷形成的物理场信息进行数据压缩降维得到特定的标准正交基,创建基向量与载荷关系的响应面模型,输出基于实时输入载荷的有限元降阶模型。其次,采用基于地统计学的克里金插值算法,按照特定拓扑结构布点,将实时的传感器数据和降阶模型输出的补充点位数据经由卡尔曼滤波算法进行融合修正,共同计算监测对象的变形情况。最后,通过构建变形监测软硬件系统,实现监测物理特性的采集到可视化的全过程。[结果]该系统在预设的载荷下,硬件采集系统能够稳定进行数据采集,配套的应用程序能够按照预期的要求进行实时可视化采集。[结论]该结构健康混合数字孪生系统满足船舶的健康监测需求,对未来船舶的高度一体化、智能化发展具有一定的参考意义。     

CAN总线技术在船舶分布式水密门报警系统中的应用

随着船舶测控技术的发展,各类传感器在船舶分布式水密门报警系统中得到了广泛应用,传感器分布在设定好的监控节点位置,采集所需的各类物理数据,采集数据通过CAN总线传输至监控中心,在监控中心完成船舶机舱的数据分析,出现故障则发送报警信息。基于CAN总线技术的船舶分布式水密门报警系统能够实时监控机舱的运行状态,是保障船舶安全运行的重要系统。本文分析了整个系统的数据采集、传输、分析等功能模块,最后给出了仿真结果。     

船舶电力数据采集与处理系统的设计

本文对船舶电力数据采集与处理系统进行设计,采用DSP芯片作为系统的主控制器,通过增加一些必要的辅助外部设备,实现对船舶电力数据的实时采集、处理与应急反应,能够充分满足船舶电力数据采集与处理在精确度和实时性等方面的要求,保障船舶电力系统的稳定运行,为船舶的安全行驶保驾护航。     

基于ControlNet现场总线的船舶控制系统设计

当前海洋船舶运输对船舶自动化的要求越来越高,船舶控制系统自动化水平的高低决定着船舶性能的优劣,并且也决定着船舶运输的安全。现场总线技术已经在船舶控制系统中得到广泛应用,本文提出一种基于ControlNet现场总线的船舶控制系统,该总线能够采用同时间多路访问机制,寻址方式灵活,传输速度不受传输距离影响。本文对基于ControlNet现场总线的船舶控制系统进行整体设计,并对同时间多路访问机制在船舶传感器数据读取中的应用进行分析。