基于plc的船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言上世紀(jì)五十年代以來，船舶自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了由輪機(jī)當(dāng)班人員在機(jī)旁依照駕駛臺指令操作的本地控制、采用機(jī)艙集控室的集中控制、機(jī)艙無人值班船舶到屬于全自動(dòng)化以節(jié)能為中心的網(wǎng)絡(luò)型的發(fā)展過程。也就是在這個(gè)發(fā)展形勢下，主機(jī)遙控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展迅速。因?yàn)槭澜缰饕齑瑖掖壣缫寻阎鳈C(jī)遙控系統(tǒng)作為“無人機(jī)艙”規(guī)范中不可缺少的部分。隨著船舶自動(dòng)化水平的不斷提高，船舶主機(jī)遙控技術(shù)發(fā)展也很快，近幾年下水的船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)幾乎全部采用微機(jī)控制，它的主要特點(diǎn)是采用微型計(jì)算機(jī)用軟件編程的方法，代替了常規(guī)硬件電路的邏輯和數(shù)字運(yùn)算功能。而目前設(shè)計(jì)采用微機(jī)控制的遙控系統(tǒng)主要有兩種方案：一是采

2、用專用或通用工業(yè)控制微機(jī)，如西門子DIFA系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)，挪威康士伯的Autochief系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)，國內(nèi)有交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所研制的CY8800型微機(jī)主機(jī)遙控；另外是采用可編程序控制器，如西門子SIMOSRCS51型號PLC柴油主機(jī)遙控系統(tǒng)，但國內(nèi)還沒有推廣應(yīng)用的PLC主機(jī)遙控系統(tǒng)正式成熟產(chǎn)品。因此，利用可編程序控制器為控制核心開發(fā)中速主機(jī)遙控系統(tǒng)，也具有廣闊的市場應(yīng)用前景。可編程序控制器(ProgrammableLogicController，簡稱PLC)是在六十年代后期和七十年代初期問世的，是面向用戶的電子計(jì)算機(jī)，能用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制功能

3、，一度成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的三大支柱。PLC的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢體現(xiàn)在：1.靈活性可編程控制器的出現(xiàn)，電氣工程師不必為每套設(shè)備配置專用控制裝置，硬件設(shè)備可以采用相同的可編程控制器，只編寫不同應(yīng)用軟件即可，這樣，能滿足所控制生產(chǎn)流程頻繁變化的要求。而且，可以用一臺可編程序控制器控制幾臺操作方式完全不同的設(shè)備?？删幊绦蚩刂破鳛樵O(shè)計(jì)的改進(jìn)和修訂提供了極其方便的手段，大大縮短了更新時(shí)間。2.成本低、可靠性高可編程序控制器提供的繼電器觸點(diǎn)、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、順控器的數(shù)量與實(shí)際數(shù)量的繼電器、計(jì)數(shù)器、順控器相比要便宜的多。在硬件上采取光電隔離、濾波等技術(shù)，軟件上采取自診斷等技術(shù)，因此可靠性大大高于機(jī)械和電器

4、繼電器。3.構(gòu)成簡單，使用方便可編程序控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，用戶只要根據(jù)被控系統(tǒng)輸入/輸出信號的性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)多少，選擇相應(yīng)的模塊，很容易構(gòu)造出需要的控制系統(tǒng)。4.可維護(hù)性好1山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可編程序控制器由各種功能模塊組合而成，這樣，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的自檢功能將指出故障部位，維修人員便可方便地更換模塊，使維修時(shí)間降低到最低程度。同時(shí)，亦大大壓縮了備件庫存。5.模擬調(diào)試可編程序控制器能夠?qū)Ρ豢刂茖ο笤趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短現(xiàn)場的調(diào)試時(shí)間，不需在現(xiàn)場花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行調(diào)試。6.強(qiáng)大的通訊能力目前，世界上各大可編程序控制器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，均可通過通訊處理模塊或通訊處理卡組成

5、網(wǎng)絡(luò)，或連接到現(xiàn)場總線，以滿足現(xiàn)代規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合、因素眾多的工程大系統(tǒng)的控制要求[1]。隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)等的發(fā)展，PLC在技術(shù)和功能上也發(fā)生了巨大的飛躍。在初期邏輯運(yùn)算大基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)模塊；運(yùn)算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制機(jī)算機(jī)；通訊功能的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)路（LAN），因而也可構(gòu)成一個(gè)集散系統(tǒng)，特別是個(gè)人計(jì)算機(jī)也被吸收到PLC系統(tǒng)中。正是由于PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，使其更多的應(yīng)用于船舶設(shè)備的控制中來，發(fā)揮其適應(yīng)惡劣環(huán)境、線路簡單、程序容易修改的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶的自動(dòng)化控制，

6、它在主機(jī)遙控系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢一定會成為新時(shí)期發(fā)展的焦點(diǎn)。本文針對不可倒轉(zhuǎn)中速柴油機(jī)，減速可逆齒輪箱和固定螺距槳組成的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套以可編程序控制器為核心的主機(jī)遙控系統(tǒng)。具體完成的內(nèi)容和工作有：1.中速機(jī)主機(jī)遙控裝置功能設(shè)計(jì)，主要包括操縱方式及操縱方式轉(zhuǎn)換功能，換向及邏輯控制功能，程序調(diào)速功能，安全保護(hù)和故障報(bào)警功能，系統(tǒng)故障檢測，參數(shù)修改功能等。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，主要包括機(jī)旁控制箱、主控箱、集控駕控信號板的硬件電路設(shè)計(jì)，以及外圍模塊和輸入輸出斷線檢測模塊的設(shè)計(jì)。3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，本文主要對控制方式的選擇、起動(dòng)、應(yīng)急倒車、轉(zhuǎn)速信號發(fā)送速率限制、臨界轉(zhuǎn)速回避等利用STEP75.3版本

7、進(jìn)行了LAD編程。1山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的基本技術(shù)要求1.1概述主機(jī)遙控系統(tǒng)是指對主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控，也就是把主機(jī)的操縱地點(diǎn)從機(jī)旁延伸到了集控室和駕駛臺，主機(jī)遙控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)艙的必要條件之一。主機(jī)遙控系統(tǒng)根據(jù)操縱場所的不同來劃分，可分為機(jī)旁、集控室、駕駛臺三種操作方式，駕駛?cè)藛T可用車鐘通過電子邏輯系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)直接操縱主機(jī)，也可以利用轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到集控室遙控。一般在正常情況下，使用駕駛臺遙控方式，當(dāng)駕駛臺