摘 要我国科技正逐步走向大型化，高速化，自动化和网络化，船舶业也始终向着自动化和数字化方向发展。船舶重要组成部分是监控系统，虽然我国监控系统还不够完善，但是一直都在研究。它主要用于协助操作人员对船舶运行中各项机组参数的变化进行监控，如果在航行中产生任何异常状况，系统就会立刻提醒操作人员做出相应的处理，这样船舶的损失才能及时控制。船舶监控系统是海上远航的必备系统，它关系到了海上人员的安全以及船舶的可靠运行。监控一直都是以减少船舶成本，高效率控制以及不发生事故为目的。本课题是基于S7-300软件，模拟船舶监控系统。主要以三台发电机组电站为例，利用PLC编写程序来控制机组的状态并显示主要参数，并使用装有WinCC组态软件的的触摸屏，最终实现PLC与WinCC之间的联机通讯，方便操作人员能更直观的得出结论并加以控制。因此，对船舶监控系统进行研发是十分有价值且有很强的实际意义。
Key Words: Power station; Automatic control system; PLC; Touch scree目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.1.1 船舶电站的简述 1
1.1.2 PLC概述 1
1.1.3 PLC在自动化系统中应用的优势  2
1.2 课题的研究现状与发展 2
1.2.1 船舶电气自动化系统的现状 2
1.2.2 船舶电气自动化系统的发展  3
1.3 课题的研究任务与内容安排 3
2. 系统方案设计 5
2.1 船舶电站的总体构成  5
2.2 船舶电站系统主要功能  5
2.3 总体设计方案  6
3. 系统硬件设计 8
3.1 总体设计框架 8
3.2 PLC硬件选型 9
3.3 硬件配置 9
3.4 PLC的I/O分配 10
3.5 PLC模块接线图设计 12
4. 软件设计 15
4.1 软件设计思路 15
4.2 PLC内部使用地址 17
4.3 程序设计 21
5.
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WinCC触摸屏界面设计 31
5.1 WinCC Flexible软件简介 31
5.2 变量 31
5.3 触摸屏界面设计 33
6. 调试与分析 36
6.1 程序调试 36
6.2 组态调试 37
7. 总结与展望 40
参考文献 41
致 谢 42
1. 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.1.1 船舶电站的简述
船舶的重要组成部分是船舶电站，要使船舶能够自动化也就意味着电站需要自动化。如果需要保证船舶能够安全航行并且更经济的话，那它就需要电站能够可靠运行，而且能设计的能更具有实用性，不铺张浪费，并且可以实现高程度自动化。船舶电力系统是一个独立电网，它包括了电气设备、装备电气设备、发电设备和电缆，主要功能是发电、传输、分配、使用电能设备和网络。船舶上所有电能都是来源于电站，因此电站是船舶电力系统最重要的部分。
船舶电站的构成主要包括原动设备、发电设备、辅助设备和配电设备，是一种将机械能转化为电能的装置；配电设备是开关和控制设备的组合，用以接收船用发电机组产生的电能，并分配所有电力负荷，同时也是一种测量、监视和保护电力系统的控制装置。
但是船舶电站也有一定的缺点，那就是电站容量相对较小。如果启动一些容量较大的负载时，发电机就处于重载，转速因此下降，而且会引起很大的频率波动和电压变换，导致对电网造成冲击，频率和电压都直线下降。因此，装载能力和稳定运行能力都是机组需要具备的。
1.1.2 PLC概述
可编程逻辑控制器（PLC），是60年代末在美国首次出现的。它主要的基本思想是能够结合计算机功能的完善性、灵活性和通用性以及继电控制系统的简单性、操作方便性和价格低廉性等优点，控制器硬件标准，功能齐全。自70年代中期以来，微处理器已经被很广泛地应用于PLC中央处理器，输入输出模块及外围电路均采用各种规模的集成电路，此时，PLC不再是只能判断逻辑，还能够处理数据、PID调节和数据通信等功能。
PLC构成与计算机很相似，都是由硬件系统和软件系统组成。PLC的硬件系统由主机、I/O扩展器和外部设备组成。主机包括了电源、中央处理器、存储单元、输入/输出单元、输入/输出扩展总线接口以及外部设备接口。这些组件通过一个内部系统总线进行连接，而内部系统总线包括了电源、地址、控制和数据等总线构成。输入/输出扩展模块是属于输入/输出单元的。外部设备主要有编程器、图形显示等。PLC软件系统包括了系统程序和用户程序。系统主程序、指令解释程序和调用的标准模块等属于系统程序。用户程序包括各种屏幕的操作显示程序和人机界面的相关软件，每个厂家都会提供他们的使用说明书，用户就可以参考说明书来编程并组态。
1.1.3 PLC在自动化系统中应用的优势 
船舶电站控制复杂、频繁，作为执行机构的接触器较多。通常PLC都有几百个甚至还有特殊的内部继电器，大部分的控制要求都可以满足。所以我们主要的就是编程。PLC对于船舶电站来说有很大的优势，因为抗干扰能力比较好。如果与其他工业控制系统相比，PLC就具有很多优点：
（1）不需要对硬件做修改，修改软件就可以改变控制逻辑；
（2）可以大批量生产，因为程序是可以复制的；
（3）可以少用很多电气硬件器件；
（4）由于PLC可以代替继电器不能实现的控制功能，甚至还有实现继电器不能实现的功能，所以可能会让结构更简单；
（5）可靠性高；
（6）输入输出单元很多时，用PLC的扩展模块就很方便。
1.2 课题的研究现状与发展
船舶工业经过这么多年沉淀，已经从只能控制独立设备到现在能控制全船设备，基本实现了全船自动化，越来越信息化、智能化。船舶自动化从最早的设备自动化，发展到如今的航行自动化、货物装卸自动化、动力定位自动化，这些系统组成了全船自动化系统。现在我们首先要解决的问题就是要进一步提高我国电气自动化的水平，能够促进船舶工业往更好，更新的方向发展。

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