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船用主机遥控系统的设计论文.doc

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船用主机遥控系统的设计论文.doc

信息技术学院本科毕业论文基于PLC的船用主机遥控系统的设计ThedesignofmarinemineengineremotecontrolsystembasedonPLC题目基于PLC的船用主机遥控系统的设计专业计算机科学与技术班级2004级学生姓名廖锦华指导教师骆晓艳论文提交日期2008年6月2日论文答辩日期2008年6月15日目录中文摘要、关键词1英文摘要、关键词2引言3第1章绪论41.1船用主机遥控系统的应用现状41.2可编程控制器(PLC)的基本组成41.3可编程序控制器PLC在船舶自动化领域的作用和地位5第2章遥控系统的原理及应用62.1船用主机遥控系统的组成62.2遥控系统的工作原理112.2.1电路原理图112.2.2工作过程132.3船用主机遥控系统的基本功能14第3章遥控系统的硬件设计和程序设计163.1PLC的选型与接线图163.2遥控系统的程序设计173.2.1设计思路173.2.2主程序框图183.2.3具体程序19结论22致谢23参考文献24附录251基于PLC的船用主机遥控系统的设计摘要目前在船舶领域主机遥控系统技术方案虽多种多样,但都存在许多令人不满意的地方。本文采用基于PLC控制单机遥控系统来实现主机(主柴油机)遥控系统的功能,遥控的对象为主柴油机和齿轮箱。主机是船上的动力产生装置,通过齿轮箱减速与换向,来带动螺旋桨旋转,从而推动船舶的航行,可实现人性化的操作。本文充分地利用了欧姆龙CPM1A系列PLC的技术和优势特点,使系统具有典型的模块化结构,且经济性能好、硬件电路结构简单、工作安全可靠。这样的设计解决了当前主机遥控系统大部分以模拟量组合单元仪表为主带来的弊端,更有利于建立全船的控制管理中心,使机舱自动化程度有所提高。关键词遥控系统PLC船舶主机2ThedesignofmarinemainengineremotecontrolsystembasedonPLCAbstractCurrently,thetechnicalschemeofmainengineremotecontrolsysteminshipdomainisvaried,buttherearemuchunsatisfactory.RemotecontrolsystembasedonPLCisadoptedinthisarticletorealizethefunctionsofthemarinemainengineremotecontrolsystemmaindieselengine,andthemaincontrolobjectsaredieselandgearbox.Themotivepowerisgeneratedbythehost,whichdrivesthepropellertorotateandthenpromotetheshiptosail.Thenthehumanizedoperationcanbeachieved.ThisfulluseoftheCPM1AomronPLCtechnologyandadvantagesenablesthesystemgetatypicalmodularstructure,thegoodeconomicalperformanceandthesimplecircuitsystemofthehardware,whichissafeandreliablewhenitisworking.Thepresentdrawbacksarebroughtbythemainengineremotecontrolsystem,whichisprimarilycomposedofmanyanalogcombinationinstruments.Inadditiontheadministrationcenteroftheshipcanbebuiltmoreadvantageousandtheautomationdegreeofmarinecanbeimproved,too.KeywordsremotecontrolsystemPLCthemarinemainengine3引言主机遥控系统是船舶自动化领域的一个重要组成部分,遥控系统主要完成主机调速与齿轮箱换向,目前主机遥控系统技术方案虽多种多样,但都存在许多令人不满意的地方。本文采用基于PLC控制单机遥控系统来实现主机(主柴油机)遥控系统的功能,遥控的对象为主柴油机和齿轮箱,主机是船上的动力产生装置,通过齿轮箱减速与换向(齿轮箱中的控制杆可以打到正、空、倒三个位置,通过改变控制杆的位置来实现齿轮箱正转、空、倒转),来带动螺旋桨旋转,从而推动船舶的航行,可实现人性化的操作。采用的控制方案根据主机功率大小、控制精度的不同而不同,齿轮箱一般与主机配套使用。第一种是主机功率较小的,一般采用机械软轴或电子软轴来实现主机调速与齿轮箱换向,即在驾驶室中安装驾驶操纵杆,操纵杆通过两根机械软轴分别连接到机舱中的主机与齿轮箱上,如果船体较长,可先把控制信号先转化为电信号,再转化为机械动作(称电子软轴),达到主机调速、齿轮箱换向的目的,一般用于小快艇、小型船舶上。第二种是主机功率较大,所配齿轮箱也有所变化,其内部有一膜片执行器,改变其位置能够实现换向,采用气控(把气信号作为控制信号)进行主机调速与齿轮箱换向,按照控制方式可分为全气控制型和电气控制型,全气控制型是由操纵器发出气控信号,传送到机舱通过机舱阀箱来控制主机调速、齿轮箱换向,但气控信号具有很大的滞后性,调节速度不够高电气控制型是由遥控操纵器发出电控信号,传到机舱通过机舱阀箱转化为气控信号来控制主机调速与齿轮箱换向,电气信号具有传送速度快,控制精度高等特点。第三种是利用步进电机来实现主机调速与齿轮箱换向,一般应用在控制精度较高的船舶上。本系统属于电气控制型,由遥控操纵器发出电控信号经PLC逻辑运算控制输出,再通过机舱控制箱、机舱阀箱转换为气控信号对主机进行调速和齿轮箱换向。目前国内外大型船舶的自动化程度不断提高,我们可以结合中小型船舶主机遥控系统的特点,根据船舶机舱条件,充分发挥PLC的优越性,使系统更广泛地适用于各种类型的船舶。4第1章绪论1.1船用主机遥控系统的应用现状随着船舶自动化的发展,给主机遥控系统带来了前所未有的发展机遇。主机遥控技术发展到今天,大致经过了三代的发展过程。早期的主机控制系统是有继电器来完成控制功能,第二代产品则主要通过中小规模电子集成电路来完成控制功能,第三代产品则由计算机来完成控制功能。八十年代,微机在机舱自动化中广泛推广应用。国外有许多大公司推出定型微机自动控制系统,批量生产适用于多种机型。如意大利希帕公司推出的ULP32微机自控系统西门子DIFA系列微机主机遥控系统挪康的NORCON系列微机主机遥控系统,己被我国远洋船舶广泛采用。它通过微机实现顺序控制,包括主机起动、停止、前进、后退等各种工况,它具有调速功能,应急停车、监视报警、越控等功能。国外对主机遥控系统的发展从设备分散控制、单机遥控、集中监视到运用大型电子计算机,再向计算机小型化发展,然后微机在机舱自动化中广泛的应用。为我国的主机遥控和机舱自动化提供了宝贵经验和技术借鉴。我国七十年代开始,有关专业制造厂及有关设计院开始研制开发生产主机遥控装置。八十年代初,我国研制成功了微机、电/气转换器式的自动控制装置,并作为发展重点1989年推出了国际新一代微机网络型自动控制装置技术水平跟国际上的差距逐步减小。特别在可靠性、维修性方面得到了显著提高,有的型号已取代进口产品,有的自动控制装置已经出口,日益满足了我国船舶机舱自动化的要求。目前国内主机遥控装置的使用情况,主机遥控装置大致分为机械控制式,气电混合控制式,全电控制式,电液控制式,气液控制式。根据齿轮箱换向控制方式的差异,主机遥控装置可分为电控换向型,气控换向型,机械控制换向型,液压控制换向型。1.2可编程控制器(PLC)的基本组成1.中央处理器CPU中央处理器是可编程序控制器的核心部件之一,是应用控制系统的指挥中心。2.存储器用来存放系统软件和应用软件。3.输入/输出1/0接口输入模块把外部信号转变成中央处理器能处理的电信号并且把这些信号传送给内存或中央处理器输出模块把可编程序控制器发给外部的信号转变成外部能接受的信号,并且传给外部。54.电源为PLC和内部总线提供电源。5.编程器是用户输入程序指令和对系统进行调试的装置,由主机、键盘、显示终端、打印机、编程软件组成。可编程序控制器结构原理如图1.1图1.1可编程控制器结构原理图1.3可编程序控制器PLC在船舶自动化领域的作用和地位可编程序控制器Programmablelogiccontroller,简称PLC是面向用户的电子计算机,能用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制功能。一度成为工业自动化领域的三大支柱,即工业机器人,CAD/CAM,可编程序控制器(PLC)。可编程序控制器(PLC)具有灵活性,成本低,可靠性高,构成简单,使用方便,可维护性好,模拟调试和强大的通讯能力能优点。PLC结构紧凑、安装简单、使用方便、抗干扰能力强,不仅具有很强的逻辑处理功能,同时还具备数字运算、联网通讯等功能,国际造船和海运界纷纷开始了PLC在船舶自动化中的应用研究。八十年代初,由英国工程师在著名的伊丽莎白女皇二世号豪华游轮上应用美国德州仪器公司5TI型PLC全面改造了船用透平主锅炉,获得成功。国内也有利用PLC成功改造船舶三速交流起货机控制系统、船舶机舱泵浦自动切换系统等成功的实例。近年新造的船舶上,各种以PLC为核心的控制系统已广泛应用于船舶各种设备的控制,如船舶电站自动化管理系统、船用报警监视系统、船用子母钟系统、船舶主机遥控系统、锅炉控制系统及一些特种船舶的特种设备的控制系统,直至利用PLC实现全船自动化网络。编程器电源中央处理器内存输入暂存区输出暂存区输入输出打印机通信接口现场现场

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