CN105576714B - 基于plc的船舶电能分配控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PLC的船舶电能分配控制装置，由开关电源、PLC、三个中间继电器线圈、三个中间继电器触点、三个接触器线圈、三个接触器触头、三类负载连接而成。其中，所述开关电源的输出端接所述PLC的电源输入端，所述PLC的信号监测端接所述三类负载的供电端，所述PLC的输出端接三个中间继电器线圈，三个中间继电器触点分别跟三个接触器线圈串联，三个接触器触头分别和三类负载串联，最终六个串联电路依次与船舶的发电机组并联。本发明还公开一种基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，在船舶的发电机组发电能力受损后，利用PLC根据三类负载的重要程度依次使得相应的中间继电器线圈得失电，最终使相应负载被启动或者被切断。
Description
技术领域
本发明属于船舶控制技术领域，具体涉及一种基于PLC的船舶电能分配控制装置及控制方法。
背景技术
船舶电力系统在船舶上具有极为重要的地位，电力系统供电的连续性、可靠性和供电品质，将直接影响船舶的经济指标、技术指标和生命力。船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。目前船舶上的电源通常为发电机组。发电机组主要是由蒸汽机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等原动机带动而发电的。配电装置是用来接收发电机组发出的电能、分配电能和控制电能的。联系发电机、主配电板、分配电板和用电设备的电缆称为电力网，其作用是用来输送电能。船上的用电设备很多，包括动力负荷、照明负荷、通讯导航设备等。随着船舶电气化水平的不断提高，船上用电设备日益增多，用电负荷快速上升，使得发电机组的功率逐渐增大。当船舶机械故障、燃油不足等问题发生时，船舶发电机组的发电能力通常会受这些问题的影响而产生受损现象，导致无法满足全船所有用电负载的电能需求。并且当发电机组受损后致使其输出电压降低到一定程度时，在用电负载一定情况下，发电机组的电流将增加，船舶电力系统的控制线路中各类交流接触器、继电器等会处于抖动针状态，既不能准确释放，又不能可靠吸合，产生有很大噪声。针对发电机组受损后带来的控制线路问题，目前采用的方法往往都是断开电力网上的干线馈电电缆，但是这种方法会使得这条干线上的所有用电设备均要停电，包括一些重要负载，由此会带来重大损失，严重影响整个船舶发电机组供电可靠性。
因此，设计一种合理、简便、实用的船舶电能分配控制装置及控制方法，能最大限度的利用好船舶发电机组的残余电量，保证重要负载的可靠运行，降低损失，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的旨在针对传统船舶电能分配控制线路的供电可靠性差这一缺点，提供的一种基于PLC的船舶电能分配控制装置及控制方法，能最大限度的利用好船舶发电机组的残余电量，保证重要负载的可靠运行。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于PLC的船舶电能分配控制装置，其特征在于，依次由开关电源、PLC、三个中间继电器线圈、三个接触器线圈和三类负载连接而成，且每个所述中间继电器线圈对应设置有一个中间继电器触点，每个所述接触器线圈对应设置有一个接触器触头；其中，所述开关电源的输出端连接所述PLC的电源输入端，所述PLC的输出端分别连接所述三个中间继电器线圈，所述PLC的信号监测端连接所述三类负载的供电端；所述三个中间继电器触点分别和所述三个接触器线圈一一对应的串联，所述三个接触器触头分别和所述三类负载一一对应的串联，由此构成六条串联电路，所述六条串联电路依次与船舶的发电机组并联。
进一步的，所述三类负载包括动力设备、照明设备、通讯导航设备、显示屏及仪表设备和生活用电设备中的三种。
进一步的，所述动力负载包括锚机、起货机、绞缆机、舷梯起吊机、各种电泵和制冷设备。
进一步的，所述开关电源为直流开关电源。
一种如上述之一的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，包括下列步骤：
(1)所述船舶的发电机组的发电能力受损后，所述PLC的信号监测端依旧能接收到启动信号或过载信号；
(2)当所述三类负载均未被启动时，所述PLC的信号监测端接收到启动信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈依次得电，得电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点闭合，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈得电，得电的接触器线圈使相对应的接触器触头闭合，最终使与所述接触器触头串联的负载被启动；
(3)当三类负载均被启动后的运行过程中，所述PLC的信号监测端接收到过载信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的中间继电器线圈依次失电，所述失电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点由闭合状态变为常开状态，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈失电，所述失电的接触器线圈使相对应的接触器触头也由闭合状态变为常开状态，最终使与所述接触器触头串联的负载被切断。
进一步的，步骤(1)中，所述船舶的发电机组的发电能力受损后，所述船舶的发电机组残存的发电能力的最低功率大于所述三类负载中最重要的一类负载工作时的所需功率。
进一步的，步骤(2)中，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈按照一定时间间隔依次得电。
进一步的，所述三类负载分别为最重要的一类负载、次重要的一类负载和不重要的一类负载；步骤(2)中，所述PLC先启动最重要的一类负载，经过所述时间间隔后再启动次重要的一类负载，再经过所述时间间隔的过程中，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，则所述PLC使所述不重要的一类负载不启动。
进一步的，再经过所述时间间隔的过程中，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，所述PLC的输出端还使与所述次重要的一类负载对应的中间继电器线圈失电，所述失电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点由闭合状态变为常开状态，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈失电，所述失电的接触器线圈使相对应的接触器触头也由闭合状态变为常开状态，最终使与所述接触器触头串联的次重要的一类负载被切断。
进一步的，步骤(3)中，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈按照一定时间间隔依次失电；且在所述时间间隔内，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，则所述PLC的输出端继续使相应的中间继电器线圈失电，以切断相应的负载，否则所述PLC的输出端保持现状。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点和有益效果主要是：
1、本发明采用的基于PLC的船舶电能分配控制装置，结构简单，成本低，实用性强，控制方便，能最大限度地利用好船舶发电机组发电能力受损后的残余电量，保证重要负载的可靠运行，降低损失，具有重要的意义。
2、本发明的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，在船舶发电机组发电能力受损后，通过PLC的信号监测端继续接收到负载相关的启动信号和过载信号，PLC的输出端根据三类负载的重要程度依次使得相应中间继电器线圈得电或失电，最终使三类负载按照重要程度依次被启动或者被切断，从而保证最重要的负载的用电需求，同时最大程度上地减少损失。
附图说明
图1为本发明具体实施例的基于PLC的船舶电能分配控制装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施例的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明的一种基于PLC的船舶电能分配控制装置及其控制方法作进一步的详细说明。
图1为本实施例的基于PLC的船舶电能分配控制装置的结构示意图，如图1所示，该装置依次包括开关电源1、PLC2、中间继电器线圈3、中间继电器线圈4、中间继电器线圈5、中间继电器触点31、中间继电器触点41、中间继电器触点51、接触器线圈6、接触器线圈7、接触器线圈8、接触器触头61、接触器触头71、接触器触头81以及A类负载9、B类负载10、C类负载11三类负载。其中，所述开关电源1为24V直流开关电源，其输出端连接所述PLC 2的电源输入端，所述PLC 2的信号监测端21为输入端口，连接三类负载的供电端，能够接收到三类负载所在电路的启动信号和过载信号，所述PLC 2的输出端为I/O接口，分别连接中间继电器线圈3、中间继电器线圈4和中间继电器线圈5，中间继电器线圈3与中间继电器触点31相对应，中间继电器线圈3的得失电控制中间继电器触点31的闭合与断开，中间继电器线圈4与中间继电器触点41相对应，中间继电器线圈4的得失电控制中间继电器触点41的闭合与断开，中间继电器线圈5与中间继电器触点51相对应，中间继电器线圈5的得失电控制中间继电器触点51的闭合与断开，中间继电器触点31与接触器线圈6串联，中间继电器触点41与接触器线圈7串联，中间继电器触点51与接触器线圈8串联，接触器触头61与A类负载9串联，接触器触头71与B类负载10串联，接触器触头81与C类负载11串联，从而形成六个串联电路，这六个串联电路最终依次与船舶的发电机组0并联，且接触器线圈6与接触器触头61相对应，接触器线圈6的得失电控制接触器触头61的闭合与断开，接触器线圈7与接触器触头71相对应，接触器线圈7的得失电控制接触器触头71的闭合与断开，接触器线圈8与接触器触头81相对应，接触器线圈8的得失电控制接触器触头81的闭合与断开。
本实施例的基于PLC的船舶电能分配控制装置，结构简单，成本低，实用性强，控制方便，可以在船舶发电机组发电能力受损后，对负载启动时和负载运行过程中的过载情况进行电能分配控制，以最大限度地利用好船舶的发电机组的残余电量，保证重要负载的可靠运行，降低损失，其控制方法包括：
(1)所述船舶的发电机组的发电能力受损后，所述PLC的信号监测端依旧能接收到启动信号或过载信号；
(2)当所述三类负载均未被启动时，所述PLC的信号监测端接收到启动信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈依次得电，得电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点闭合，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈得电，得电的接触器线圈使相对应的接触器触头闭合，最终使与所述接触器触头串联的负载被启动；
(3)当三类负载均被启动后的运行过程中，所述PLC的信号监测端接收到过载信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的中间继电器线圈依次失电，所述失电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点由闭合状态变为常开状态，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈失电，所述失电的接触器线圈使相对应的接触器触头也由闭合状态变为常开状态，最终使与所述接触器触头串联的负载被切断。
下面结合图1和图2分别对负载启动时和负载运行过程中过载时这两种情况来叙述本发明的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，其中定义A类负载9、B类负载10、C类负载11的重要程度依次减弱。具体控制方法如下：
一、对于负载启动时的情况，所述控制方法包括下列步骤：
(1)船舶的发电机组0的发电能力受损；
(2)三类负载启动，PLC 2的信号监测端21接收到负载启动信号，PLC 2输出端先给中间继电器线圈3上电，与中间继电器线圈3对应的中间继电器触点31闭合，与中间继电器触点31串联的接触器线圈6得电，与接触器线圈6对应的接触器触头61闭合，与接触器触头61串联的A类负载9被启动，A类负载9启动后间隔一定时间，例如10秒，且在此时间间隔内PLC 2的信号监测端21没有接收到过载信号，再按照类似方法启动B类负载10，具体地：PLC2输出端给中间继电器线圈4上电，与中间继电器线圈4对应的中间继电器触点41闭合，与中间继电器触点41串联的接触器线圈7得电，与接触器线圈7对应的接触器触头71闭合，与接触器触头71串联的B类负载10被启动；
(3)B类负载10启动后，经过上述时间间隔，即10秒，且在此时间间隔内PLC 2的信号监测端21没有接收到过载信号，再按照类似方法继续启动C类负载11，否则C类负载11不启动；PLC 2的输出端使中间继电器线圈4失电，与中间继电器线圈4对应的中间继电器触点41断开，与中间继电器触点41串联的接触器线圈7失电，与接触器线圈7对应的接触器触头71断开，与之串联的B类负载10被切断；其中，启动C类负载11的过程为：PLC 2输出端给中间继电器线圈5上电，与中间继电器线圈5对应的中间继电器触点51闭合，与中间继电器触点51串联的接触器线圈8得电，与接触器线圈8对应的接触器触头81闭合，与接触器触头81串联的C类负载11被启动；
(4)C类负载11启动后，经过上述时间间隔，即10秒，且在此时间间隔内PLC 2的信号监测端没有再接收到过载信号，则退出启动程序，否则PLC 2的输出端使中间继电器线圈5失电，与中间继电器线圈5对应的中间继电器触点51断开，与中间继电器触点51串联的接触器线圈8失电，与接触器线圈8对应的接触器触头81断开，与接触器触头81串联的C类负载11被切断。
由此可见，在负载启动过程中，PLC 2通过对启动信号和过载信号的监测，可以按照负载的重要程度来依次启动相应的负载，或者切断相应的负载，在保证最重要的负载能够可靠运行的前提下，最大程度地降低由负载被切断而带来的损失。
二、对于负载运行时的情况，控制方法包括下列步骤：
(1)船舶的发电机组0的发电能力受损；
(2)三类负载运行过程中，PLC 2的信号监测端21接收到过载信号，PLC 2的输出端使中间继电器线圈5失电，与中间继电器线圈5对应的中间继电器触点51断开，与中间继电器触点51串联的接触器线圈8失电，与接触器线圈8对应的接触器触头81断开，与接触器触头81串联的C类负载11被切断；
(3)C类负载11被切断10秒后，若PLC 2的信号监测端21未再收到过载信号，则保持现状，否则PLC 2的输出端使中间继电器线圈4失电，与中间继电器线圈4对应的中间继电器触点41断开，与中间继电器触点41串联的接触器线圈7失电，与接触器线圈7对应的接触器触头71断开，与接触器触头71串联的B类负载10被切断，仅维持最重要的A类负载9运行。
上述的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，在船舶发电机组发电能力受损后，通过PLC的信号监测端继续接收到与负载相关的启动信号和过载信号，PLC的输出端根据三类负载的重要程度依次使得相应中间继电器线圈得电或失电，最终使三类负载按照重要程度依次被启动或者被切断，从而保证最重要的负载的用电需求，同时最大程度上地减少损失。
Claims (10)
1.基于PLC的船舶电能分配控制装置，其特征在于，依次由开关电源、PLC、三个中间继电器线圈、三个接触器线圈和三类负载连接而成，且每个所述中间继电器线圈对应设置有一个中间继电器触点，每个所述接触器线圈对应设置有一个接触器触头；其中，所述开关电源的输出端连接所述PLC的电源输入端，所述PLC的输出端分别连接所述三个中间继电器线圈，所述PLC的信号监测端连接所述三类负载的供电端；所述三个中间继电器触点分别和所述三个接触器线圈一一对应串联，所述三个接触器触头分别和所述三类负载一一对应串联，由此构成六条串联电路，所述六条串联电路依次与船舶的发电机组并联。
2.如权利要求1所述的基于PLC的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述三类负载包括动力设备、照明设备、通讯导航设备、显示屏及仪表设备和生活用电设备中的三种。
3.如权利要求2所述的基于PLC的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述动力设备包括锚机、起货机、绞缆机、舷梯起吊机、各种电泵和制冷设备。
4.如权利要求1所述的基于PLC的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述开关电源为直流开关电源。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基于PLC的船舶电能分配控制装置的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)所述船舶的发电机组的发电能力受损后，所述PLC的信号监测端依旧能接收到启动信号或过载信号；
(2)当所述三类负载均未被启动时，所述PLC的信号监测端接收到启动信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈依次得电，得电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点闭合，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈得电，得电的接触器线圈使相对应的接触器触头闭合，最终使与所述接触器触头串联的负载被启动；
(3)当三类负载均被启动后的运行过程中，所述PLC的信号监测端接收到过载信号，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的中间继电器线圈依次失电，所述失电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点由闭合状态变为常开状态，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈失电，所述失电的接触器线圈使相对应的接触器触头也由闭合状态变为常开状态，最终使与所述接触器触头串联的负载被切断。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，所述船舶的发电机组的发电能力受损后，所述船舶的发电机组残存的发电能力的最低功率大于所述三类负载中最重要的一类负载工作时的所需功率。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈按照一定时间间隔依次得电。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述三类负载分别为最重要的一类负载、次重要的一类负载和不重要的一类负载；步骤(2)中，所述PLC先启动最重要的一类负载，经过所述时间间隔后再启动次重要的一类负载，在经过所述时间间隔的过程中，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，则所述PLC使所述不重要的一类负载不启动。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在经过所述时间间隔的过程中，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，所述PLC的输出端还使与所述次重要的一类负载对应的中间继电器线圈失电，所述失电的中间继电器线圈使相对应的中间继电器触点由闭合状态变为常开状态，进而使与所述中间继电器触点串联的接触器线圈失电，所述失电的接触器线圈使相对应的接触器触头也由闭合状态变为常开状态，最终使与所述接触器触头串联的次重要的一类负载被切断。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述PLC的输出端根据所述三类负载的重要程度使与所述三类负载相对应的三个中间继电器线圈按照一定时间间隔依次失电；且在所述时间间隔内，若所述PLC的信号监测端接收到过载信号，则所述PLC的输出端继续使相应的中间继电器线圈失电，以切断相应的负载，否则所述PLC的输出端保持现状。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Hui Inventor before: Wei Haifeng Inventor before: Wei Hanpei Inventor before: Zhang Yi |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171220 Address after: 224000 Yancheng City Jiefang South Road, Jiangsu, No. 189 Applicant after: YANCHENG POWER SUPPLY COMPANY, STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER COMPANY Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER COMPANY Applicant after: State Grid Electric Power Company of Jiangsu province Jianhu County power supply company Applicant after: JIANHU TIANCHEN ELECTRICAL INDUSTRIAL CO., LTD. Address before: Meng Xi Road 212003 Zhenjiang city of Jiangsu province Jingkou District No. 2 Applicant before: Jiangsu University of Science and Technology |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |