船舶配套产业是船舶工业的重要组成部分,其发展水平直接影响船舶工业的综合竞争力。我国是一个造船大国,但是我国船舶配套技术和产品与国际先进水平长期存在较大差距,国家近些年来一直强调的支持船舶配套产业的发展。因此,研究开发具有国内领先、国际同步先进水平的新型船舶电站PMS系统,打造中国自主品牌,参与国际竞争势在必行。本文旨在研制一套具有自主知识产权的船舶电站功率管理系统,采用分层结构构建以PLC为上层主控制器、嵌入式系统为底层控制器的两层控制系统;全系统网络架构也采用分层结构,即上层采用TCP/IP的以太网,底层采用冗余机制的双CAN总线,针对不同上层 PLC 系统,提供 Profibus/CAN、Canopen/CAN 和 Modbus_TCP/CAN 的协议转换器,实现上层主控制器与底层控制器之间的通讯。本文具体研究内容如下:(1)船舶电站功率管理系统原理与系统设计。首先介绍了 PMS系统基本原理及功能,接着根据基本功能原理进行了系统的总体结构设计,其次对系统的上层主控制器的硬软件进行了详细设计,最后对底层的主控制器通用性平台进行了设计。(2)多总线冗余机制的网络通讯与协议转换。在对PMS系统的硬件网络架构进行设计的基础上,针对不同厂家PLC采用不同的总线协议,本文开发了 CAN/PROFIBUS__DP协议转换器、CAN和CAN应用层CANOPEN的数据链路设计以及CAN/MODBUS TCP协议转换器。(3)基于嵌入式平台的智能IO模块的设计。基于双CAN总线的智能IO板卡的设计,包含24V的开关量输入、24V的三触点继电器输出、0-10V的模拟量电压采集和4-20mA的电流采集、0-10V的模拟量电压输出和4-20mA的电流环输出以及PT100温度采集的设计。(4)基于触摸屏的人机界面设计。人机界面包括PMS总览界面、配电板报警点界面等,触摸屏主要是完成IMCC智能电机管理控制系统的谐波参数监控、各种保护定值设定等控制界面设计。(5)样机测试验证。对搭建的系统硬软件样机平台进行测试验证,样机测试验证针对不同上层主控制器结合多协议转换器、CAN-IO采集模块和人机界面整个数据处理过程执行的时间;样机测试结果表明:实时性完全能满足项目的技术需求控制在100ms以内,综上所述:经过工程验证表明系统的各项性能指标都能满足设计要求。