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jp029 船舶 辅助 机械 plc 控制系统 设计 kt rw fy ppt

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【JP029】船舶辅助机械的PLC控制系统设计[KT+RW+FY+PPT],jp029,船舶,辅助,机械,plc,控制系统,设计,kt,rw,fy,ppt

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1 6/21/2016 船舶辅助机械的 学 院：机电工程学院 班 级： 1）班 姓 名：郑博 学 号： 040101112 指导老师：范细秋 6/21/2016 2 目录 第一章 绪论 第二章 第三章 交流三速变极调速起货机的 第四章 第五章 船舶组合起动屏的 第六章 结论 结束语 6/21/2016 3 第一章 绪论 船舶辅助机械是保证船舶正常航行的重要设备，它种类繁多，各有其工作特性，通过电子、电器组成了若干个自动控制系统。而目前许多船上都采用了传统的继电器、接触器自动控制。由于该控制方式所用器件多，体积大，耗能多，经常出故障，所以有必要采用新的控制技术来取代。可编程序控制器是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置。进入 20 世纪 80 年代以来，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大地推动了可编程序控制器的发展，使其功能日益增强，更新换代明显加快。因此 本文拟从 流三速变极调速起货机的 舶组合起动屏的 行性和优越性。 并根据船舶辅助机械自动控制的原理、特点，选定 且画出相应的 统控制梯形图，程序流程图，编写程序指令等。 6/21/2016 4 第二章 可编程控制器（ 为传统继电接触控制系统的替代产品，已广泛应用于工业控制的各个领域，由于它可通过软件来改变过程，而且具有体积小组装灵活、编程简单、抗干扰能力强及可靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用，被认为是工业上的无故障产品。代传统辅锅炉燃烧自动控制系统是一种必然。 船舶辅锅炉自动控制系统设计要求： 锅炉水位是采用电极式双位控制；锅炉汽压在低负荷时采用双位控制，正常负荷时采用压力比例调节器 焰监视器采用光电池；有危险水位、低风压、超压保护等安全保护装置；自动控制系统失灵时可转为手动操作。在起动锅炉前，轮机员先要做一系列的准备工作。如合上电源总开关；观察锅炉水位是否在危险低水位以下，若是，则要向锅炉补足水，否则锅炉不能起动：让燃油系统的温度、压力自动控制系统投入工作；把 “ 自动 转换开关转到 “ 自动 ” 位置等。做好这些工作以后，就可按锅炉起动按钮，燃烧时序控制系统投入工作。时序控制系统 的功能如下 : ( 1 ）预扫风。 ( 2 ）点火。 ( 3 ）负荷控制。 ( 4 ）安全保护。 6/21/2016 5 输入、输出点设计表 水泵转换旋钮 油泵转换旋钮 水泵转换旋钮 油泵转换旋钮 水泵转换旋钮 油泵转换旋钮 停炉按钮 手动点火按钮 起动按钮 光电池控制触点 燃烧旋钮 水泵 燃烧旋钮 风机 燃烧旋钮 油泵 风压保护 点火变压器 超压保护 回油及风量调节 危险低水位 压力比例调节器 高水位 燃油电磁阀 低水位 熄火保护手动复位 水泵热保护 水泵运行指示灯 风机热保护 风机运行指示灯 油泵热保护 油泵运行指示灯 风机转换旋钮 熄火指示灯 风机转换旋钮 危险低水位指示灯 风机转换旋钮 报警器 6/21/2016 6 0Y O 1 5 1 4 1 3M 2 0M 2 0 1 2T 0 0 2Y 0 1 1T 0 0 1Y 0 1 0T 0 0 0Y 0 0 2M 1 3Y 0 0 1M 1 2M 1 5Y 0 0 3M 1 4T 1 5 K 4 0 0T 1 4 K 4 0 0T 1 3 K 4 4 0T 1 2 K 4 0 0T I I K 4 6 0M 4 1 1 2Y 0 0 7 K 7 0 5X 0 1 3 1 4船舶锅炉系统控制梯形图 7 6/21/2016 第三章 交流三速变极调速起货机的 交流三速变极调速起货机在船舶上的应用较为广泛，但其仍然采用传统的继电器控制，系统中的活动触点多，线路复杂，主令控制器工作电流较大，可靠性差，需经常维护保养，且不能提供受操作频率限制的保护措施，直接影响船舶的航行和生产。为了克服继电控制系统的缺陷，采用三菱 了保留原系统的所有功能外，还增加了故障监视、操作频率限制、起货机运转时间及维修周期显示等，使控制系统的功能和可靠性都得到进一步提高，其性能远优于原继电接触器控制系统。 6/21/2016 8 交流三速变极调速起货机 控制系统的功能要求 : (l)启动时，低速绕组先接通电源，而后电磁制动器通电松开，主令控制器手柄任意扳动情况下，不应发生重物自由跌落状态。换挡时电动机必须有一个绕组通电，电磁制动器不能断电，避免发生电动机堵转。 (2)从零档突然扳到高速挡时，能自动控制电动机逐级延时启动，启动时间应小于 2s 。 (3)从高速挡突然扳到零挡停车时，能实现三级自动控制。 (4)应能实现逆转矩控制，不允许发生高速、中速绕组的反接制动，避免过大的冲击电流。 (5)不发生中速和高速堵转，当电磁制动器断电时，中、高速绕组应断电。 (6)起货电动机采用通风冷却保护，风门打开后，风扇电动机仍能继续运行进行冷却，风扇电动机因故障停转时，不允许起货电动机中、高速绕组投入工作，但低速绕组能运行以便将货物从空中放下。 (7)控制系统设有紧急开关，以便应急停车。 (8)故障监视： (9)操作频率限制： (10)主电动机运转时间记录及维修周期显示。 9 6/21/2016 、42下低中速高速风门开关停车4054044034024014006/21/2016 10 起货机 11 6/21/2016 第四章 随着 功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强， 电就是指的是电控、电仪、电传），具有良好的控制精度和高可靠性，使得 类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法，本章拟就用日本欧姆龙公司生产的 2即型 计几个 传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为拖动船舶辅助机械的电动机的自动控制电路。 6/21/2016 12 (1)三相异步电动机的正反转控制 要求当按下正转按钮，电动机连续正转，此时反转按钮不起作用（互锁），按下停止按钮电动机断开电源，按下反转按钮电动机连续反转，正转不起作用。 (2) 三相异步电动机的 启动 要求起动时电动机接成 过一段时间自动转化为形运行，要求才能启动，防止 启动造成电源短路。 （ 3）三相异步电动机时间控制 要求第 1台电动机 2台电动机 有当第 2 台 过 5s 延时， 动停止。 6/21/2016 13 三相异步电机正反转控制原理图及程序指令表 地址 指令 数据 0000 001 0001 500 0002 000 0003 501 0004 500 0005 002 0006 501 0007 000 0008 500 0009 501 10 01) 6/21/2016 14 指令 数据 0020 004 0021 502 0022 003 0023 005 0024 502 0025 502 0026 504 0027 028 0 #50 0029 030 031 503 0032 033 504 0034 502 0035 503 0036 504 0037 01) 三相异步电机 起动控制原理及程序指令 表 6/21/2016 15 三相异步电动机时间控制原理图及指令表 地址 指令 数据 0040 006 0041 505 0042 043 505 0044 505 0045 l #50 0046 047 007 0048 506 0049 007 0050 000 0051 506 0052 2 #50 0053 000 0054 1) 6/21/2016 16 第五章 船舶组合起动屏的 船舶的组合起动屏是用来完成船舶主机上各种冷却泵、润滑泵、燃油泵、机舱风机等设备的起动、控制的。为了保证主机各冷却系统、润滑系统、燃油供应等系统的正常工作。每个系统均由两台泵来完成对应的系统压力建立工作，分别称为 l、 2泵。当主用泵产生的压力不能保证主机的正常运行时，系统自动起动备用泵，由它担负起主用任务。当系统压力恢复正常后，原主用泵延时一定时间后自动停下，改做备用泵。由于原组合起动屏的控制系统是采用大量的继电器自锁、互锁来实现的，加上延时继电器等，使得系统很复杂，联线很多，而系统的可靠性反而不高，有时容易出现误动作。尤其是当系统发生故障时，要查找故障相当困难。因此，可用 编程控制器来实现组合起动屏的控制功能。 6/21/2016 17 一对泵组在正常工作时的状态图 # 、 2 # 泵 主 用 状 态清除报警延时停原主用泵测量某对泵组对应的压力压力够否上次有信号否改变否报警启动备用泵1/2016 18 第六章 船舶机舱监视系统主要用来检测机舱内主要设备，如主机、辅机及其它控制设备的运行工况、工况参数越限时报警信号的检测处理。由于船舶机舱内高温、高噪声的恶劣环境，船舶机舱监视系统通常布置在距离机舱较近，又便于观察到主要设备运行状况的监视室内，一般监视室与机舱隔离以减少机舱噪声及其它方面的干扰。机舱工作人员可在机舱监视室内通过机舱监视系统，了解主要设备的运行状态，从而减轻了机舱工作人员的劳动强度。 ( l ）节约电能，降低了电气控制部分的能耗。 ( 2 ）提高了安全性，保证船舶机舱监视系统能够安全可靠地工作。 ( 3 ）降低了维修费用。由于工作寿命延长、可靠性提高，设备故障维修率下降。 ( 4 ）改善了船员的劳动条件，减轻了劳动强度。 ( 5 ）操作简便，便于学习掌握。 ( 6 ） 价格较为合理便宜，一般用户均可承受 6/21/2016 19 作为机舱监视系统的主控部件， 过 输出电信号分别送至指示灯、蜂鸣器、电磁阀等；同时应用 口电路、电源系统故障及程控器电池电压进行检测，如出现故障， 别是应用于机舱监视系统上，必须具有较好的防震性能、三防性能以及抗干扰性能。根据本船机舱监测自动化水平的要求处理报警信号的多少，选用日本 型机， 主机加 扩展机，共计 120个点，同时给用户留出两个输出点供备用。 C 系列 P 型机内部抗干扰措施有以下几方面： ( l ）内部电源使用线性滤波器，它能有效地抑制电源噪声，滤波器本身接地。 ( 2 ）每块印制板上的芯片都接上高频特性好的电容，印制板间都接上低频特性好的电容。 ( 3 ) I/O 模块都接了光电耦合器，以隔离现场窜入的干扰。 外部抗干扰措施：加屏蔽变压器，防止电源窜过来的干扰；输入、输出线分开布置； 6/21/2016 20 002 1902 硬件图 S B - 消 音 按 钮 ；1902 部 专 用 脉 冲 继 电 器 ； 微 分 功 能 ； 输 入 点 或 输 出 点 的 汇 流 点 。0 0 0 10 1 0 00 1 0 00 0 0 20 5 0 10 5 0 11 9 0 20 0 0 10 5 0 01 2 1 50 0 0 20 0 0 11 2 1 51 2 1 5声响报警输出光报警输出D I F 6/21/2016 21 结论 通过论文对船舶辅助机械采用 以看出使用 且还有许多优越性，在一些主要船舶辅助机械控制上可用 么在船舶其它辅助机械以及主机的控制上也是可以使用的，用 以预期在未来航行的船舶上，有越来越多的船舶采用 现船舶控制系统的小型化、高可靠性和自动化，以减轻船员的劳动强度，提高船舶的营运效益。 6/21/2016 22 谢谢各位老师 结束语 浙 江 海 洋 学 院 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书 表 1 姓 名 郑博 专业 机械设计制造及 其 自动化 班级 械（ 1）班 题 目 船舶辅助机械的 制系统设计 题目来源 科研 生产 指导教师 范细秋 职称 副教授 任务下达 日期 2007 年 12 月 15 日 论文（设计）起止日期： 2007 年 12 月 15 日 至 2008 年 6 月 5 日 学生（签名）： 毕业论文（设计）计划任务（目的、任务、计划进度、措施、预期结果）： 目 的： 船舶辅助机械是保证船舶正常航行的重要设备，它种类繁多，各有其工作特性，通过电子、电器组成了若干个自动控制系统。比如辅助锅炉的自动控制系统，船舶起货机的自动控制系统，各种泵的自动切换，制冷设备的自动控制等。这些设备的自动控制，许多船上都采用了传统的继电器、接触器自动控制。由于该控制方式所用器件多，体积大，耗能多，经常出故障，所以有必要采用新的控制技术来取代。 任 务： 设计 船舶辅助机械 的 制系统 。 即 舶辅助锅炉 的 制系统 ，交流三速变极调速起货机 的 制系统 ， 三相异步电动机 的 船舶组合起动屏的 制系统，船舶机舱监视系 统 的 制系统 。 计划进度： 1 完成开题报告、文献综述和英文翻译 5 完成 船舶辅锅炉自动控制系统中的应用 7 完成交流三速变极调速起货机的 制 9 完成 三相异步电动机控制中的应用 11完成船舶组合起动屏的 13 完成论文 16 周 论文打印 措 施： 根据船舶辅助机械自动控制的原理、特点，选定 机型，并且画出相应的 制系统的硬件接线图，系统控制梯形图，程序流程图，编写程序指 令等，从而从技术层面上揭示用 制技术取代继电器控制技术的可行性和优越性。 预期结果： 完成船舶辅助机械 的 制设计，完成 制的硬件设计，完成 控制流程图， 完成电路控制图，完成 形图。 参考资料： 1 陈锡云，王元旦 船舶中的推广应用 J997,(2):37 2 李树雄 M北京航空航天大学出版社，2003. 3 林焕平 机继电保护装置 J2002,(4):604 王永华 用技术 M京航空航天大学出版社， 2003年 . 5 学出版社， 2002. 6 of , 002(42):101教研室意见： 指导小组组长 或教研室负责人（签名）： 年 月 日 浙江海洋学院 毕业论文（设计）审阅记录表 表 2 学生姓名 郑博 专业 机械设计制造及其自动化 班级 械（ 1） 论文（设计）题目 船舶辅助机械的 制系统设计 指 导 教 师 审 阅 意 见 指导教师（签名）： 年 月 日 主 评 阅 教 师 见 主评阅教师（签名）： 年 月 日 注： 评阅内容应包括学生完成作业的份量和内容是否符合任务书的要求；论文（设计）的创新之处、独到之处、毕业论文（设计）的理论水平及应用价值；基本知识和基本技能方面的情况；独立工作能力以及工作态度等。 浙江海洋学院 毕业论文（设计）答辩情况登记表 表 3 学生 姓名 郑博 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 械 （ 1） 指导 老师 范细秋 论 文（设计）题目 船舶辅助机械的 制系统设计 答 辩 时 提 出 的 问 题 1、 2、 3、 4、 5、 答 辩 回 答 情 况 1、 2、 3、 4、 5、 答辩 小组 意见 成绩： 答辩 小组 成员 （签名） 年 月 日 浙江海洋学院 毕业论文（设计）成绩评定表 表 4 学生 姓名 郑博 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 械（ 1） 指导老师 范细秋 论文（设计）题目 船舶辅助机械的 制系统设计 指导教师建议成绩： 签名： 年 月 日 主评阅教师建议成绩： 签名： 年 月 日 答辩小组评定成绩： 答辩小组组长签名： 年 月 日 答辩委员会意见： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 船舶辅助机械的 制系统设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 械（ 1）班 指导教师： 范细秋 学生姓名： 郑 博 学 号： _ 040101112 起迄日期： 008 年 3 月 6 日 毕业设计（论文）开题报告 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 船舶辅助机械是保证船舶正常航行的重要设备，它种类繁多，各有其工作特性，通过电子、电器组成了若干个自动控制系统。比如辅助锅炉的自动控制系统，船舶起货机的自动控制系统，各种泵的自动切换，制冷设备的自动控制等。这些设备的自动控制，许多船上都采用了传统的继电器、接触器自动控制。由于该控制方式所用器件多，体积大，耗能多，经常出故障，所以有必要采用新的控制技术来取代。 可编程序控制器是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控 制装置。进入 20 世纪 80 年代以来，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大地推动了可编程序控制器的发展，使其功能日益增强，更新换代明显加快。目前，它广泛应用在陆地各种机械和生产过程的自动控制中，为工业自动化提供了有力的工具。应用较多的场合有 :电动机的起停、电磁阀的开闭、产品的计数以及温度、压力、流量的设定与控制等。 事实上，可编程序控制器是一种以微处理器为核心，带有指令存储器和输入 /输出接口，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。而船用设备的使用环境恶劣、可靠性要求高、控制功能要强 、生产周期短、批量小 , 控制程序修改及备件来源要方便 ,而这些正是可编程控制器 特点。因此 船舶上的应用和其他微机相比 ,显示了很大的优越性。所以在设计新船时或对旧船进行技术改造时，应大力推广应用 术。 而目前许多船舶的辅助机械自动控制系统都是以继电器接触器为主要控制元件，与术来相比传统继电器接触器控制技术有以下缺点： 1、继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再 改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有4触点。因此灵活性和扩展性很差。而 用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称为“软接线”。因此灵活性和扩展性都很好。 2、继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而 用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。 配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作 人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 3、继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。 基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从 若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。 4、使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难 。工程越大，这一点就越突出。而用 成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计 (包括梯形图设计 )可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。 从以上几个方面的比较可知， 性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便。但在很小的系统中使用时，价格要高于继电器系统，这可从维修费用减少中得到补偿。因此，研究基于 术的船舶辅助机械自动控制系统很有必要。 在国际上 20 世纪 70 年代，海上自动航行系统，即初期的综合船桥系统（ 世了。目前，世界上先进国家已研制推出第 3 代、第 4 代不同类型的综合船桥系统（ 其中应用了大量的 动控制技术，对船上轮机监控、自动监测、自动报警、锅炉等功能实施控制，以最少的人力、最低的燃料消耗，实现船舶自动化航行。而我国在这方面的发展还远远落后上国外，而这直接关系到我们国家的国防现代化和经济发展，因此我们应在这方面奋起直追，努力赶超国际先进水平，为我国成为现代化国家奠定基础。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： （ 1） 船舶 辅助锅炉自动控制系统中的应用 ; （ 2）交流三速变极调速起货机的 制 ; （ 3） 三相异步电动机控制中的应用 ; （ 4）船舶组合起动屏的 制系统 ; （ 5） 船舶机舱监视系统中的应用。 三、研究步骤、方法及措施： （ 1）查阅相关 船舶资料，为论文设计作准备 （ 2）拟定课题总体设计方案及步骤 （ 3）进行课题的具体的设计及程序编辑 （ 4）测试程序和完善设 计 （ 5）整理毕业设计论文 根据船舶辅助机械自动控制的原理、特点，选定 机型，并且画出相应的 制系统的硬件接线图，系统控制梯形图，程序流程图，编写程序指令等，从而 从技术层面上揭示用 制技术取代继电器控制技术的可行性和优越性。 四、参考文献 1 胡庆 锅炉故障报警系统中的应用 J999,21(1):322 李树雄 M北京航空航天大学出版社， 2003. 3 林焕平 机继电保护装置 J2002,(4):604 王永华 用技术 M京航空航天大学出版社， 2003年 . 5 学出版社，2002. 6 of , 002(42):101 五、 研究工作进度 ： 1 完成开题报告、文献综述和英文翻译 5 完成 船舶辅锅炉自动控制系统中的应用 7 完成交流三速变极调速起货机的 制 9 完成 三相异步电动机控制中的应用 11 完成船舶组合起动屏的 制系统和 船舶机舱监视系统中的应用 13 完成论文 16 周 论文打印 六、 教研室评议意见： 系（教研室）主任 年 月 日 七、院领导审核意见： 1通过； 2完善后通过； 未通过 负责人： 年 月 日 毕业设计（论文） 文献综述 课题名称： 船舶辅助机械 的 制系统设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 械（ 1）班 指导教师： 范细秋 学生姓名： 郑博 学 号： 040101112 起迄日期： 2007 年 12 月 15 号至 2008 年 03 月 06 日 2008 年 3 月 6 日 文献综述 引言 船舶辅助机械是保证船舶正常航行的重要设备，它种类繁多，各有其工作特性，通过电子、电器组成了若干个自动控制系统。比如辅助锅炉的自动控制系统，船舶 起货机的自动控制系统，各种泵的自动切换，制冷设备的自动控制等。 而 目前许多船舶 上的 辅助机械 的 自动控制系统都是以继电器接触器为主要控制元件，鉴于如下因素有必要采用 术来取代传统的继电器接触器控制技术。1-2 继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有 4 8 对触点。因此灵活性和扩展性很差。而 用存储逻辑，其控制逻辑以 程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称为“软接线”。因此灵活性和扩展性都很好。 3 电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合，它属于并行工作方式。而 控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，属于串行工作方式。继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而 用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小 、寿命长、可靠性高。 配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点的开闭动作一般在几十 量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而 由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在哪数量级，且不会出现抖动。 继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度 和温度变化的影响，调整时间困难等问题。 用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。 使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用 成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计（包括梯形图设计）可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。 从以上几个方面的比 较可知， 性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便。但在很小的系统中使用时，价格要高于继电器系统，这可从维修费用减少中得到补偿。因此，研究基于 术的船舶辅助机械自动控制系统很有必要。 4-6 可编程控制技术 可编程序控制器，是一种集成化的综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工业控制产品 ,完全具备微机的逻辑运算、数据处理和传输等功 能。目前已广泛应用在工业生产的流水线、自动化控制系统以及远洋船舶的电站、信号报警系统和 拖动控制系统中。在目前的船舶建造中 ,利用这种数字控制技术正在全部或部分取代传统的模拟控制电路板或简单的数字电路板 ,通过 以将设备和机控室及驾驶台紧密地连接起来 ,使船舶具有明显的数字化特征 ,船员可从上层控制台进行检测、读数、打开阀门加油加水、操纵船舶航行等业务。船舶操作简便易行 ,效率得到了很大提高。 世界上第一台可编程序控制器诞生于 1969 年 ,是由当时美国数字设备公司为通用汽车公司研制开发并成功应用于汽车生产线上的。设想通过编程的方式使用程序逻辑代替原有的继电器硬接线逻辑 ,以适应由于汽车改型而引起的流水 线上的继电器和开关重新布置的需要 ,减少装置和维修工作量。有效地减少了继电器的重新设计和安装。进入 20 世纪 80 年代以来，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大地推动了可编程序控制器的发展，使其功能日益增强，更新换代明显加快。目前一台 一部硬件和软件齐全的电子计算机 ,硬件是由中央处理单元 (、内存储器、输入/输出单元 ( I/O 单元 ) 、电源、编程器等组成。软件系统由主板上集成的操作系统和各种输入输出管理程序组成。将编制好的程序拷贝进 存储器中 , 起动运行开关则程序就会在操作系统控制下反复 执行。 作方式是采用循环扫描工作方式 ,即每一次状态变化需一个扫描周期 , 环扫描时间一般为几毫秒至几十毫秒。整个过程分为内部处理、通信、输入处理、执行程序、输出处理几部分 ,把从输入端得到的信号经过加工变换后送到输出端 ,指挥设备工作。 7-8 1、 可编程控制技术 国外 发展 状况 9-11 目前世界上 品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的 品有明显的差 异性。而日本的 术是由美国引进的，对美国的 品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型 。美国和欧洲以大中型 闻名，而日本则以小型 美国 品 美国是 产大国，有 100 多家 商，著名的有 司、通用电气（ 司、莫迪康（ 司、德州仪器（ 司、西屋公司等。其中 司是美国最大的 造商，其产品约占美国 场的一半。 司产品规格齐全、种类丰富，其主推的大、中型 品是 列。该系列为模块式结构， 块为 0、 2、 5、 5 时，属于中型 I/O 点配置范围为 256 1024 点；当 块为 1、 0、 0、 0、 0、 0L、0L 时，属于大型 I/O 点最多可配置到 3072 点。该系列中 50 功能最强，最多可配置到 4096 个 I/O 点，具有强大的控制和信息管理功能。大型机 多可配置到 8096 个 I/司的代表产品是：小型机 、 等，除 外，均采用模块结构。德州仪器（ 司的小型 产品有 510、 520 和 ，中型 产品有 5，大型 品有 530、 560、 565 等系列。除 联网功能外，其它 可实现通信，构成分布式控制系统。 欧洲 品 德国的西门子（ 司、 司、法国的 司是欧洲著名的 造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型 品领域与美国的 司齐名。西门子 要产品是 列。在 列中， 于微型整体式 小型模块式 多可配置到 256 个 I/O 点； 中型 多可配置到 1024 个 I/O 点；中型机，它是由两台 115U 组成的双机冗余系统。 日本 品 日本的小型 具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型 机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多 造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型 场上，日本产品约占有 70的份额。 三菱公司的 较早进入中国市场的产品。其小型机 2 系列是 F 系列的升级产品，早期在我国的销量也不小。 2 系列加强了指令系统，增加了特殊功能单元和通信功能，比 F 系列有了更强的控制能力。继 2 系列之后， 20 世纪 80 年代末三菱公司又推出 列，在容量、速度、特殊功能、网络功能等方面都有了全面的加强。 列是在 90 年代开发的整体式高功能小型机，它配有各种通信适配器和特殊功能单元。 年推出的高功能整体式小型机，它是 换代产品，各种功能都有了全面的提升。近年来还不断推出满足不同要求的微型 系列等产品。三菱公司的大中型机有 A 系列、 列、 Q 系列，具有丰富的网络功能，I/O 点数可达 8192 点。其中 Q 系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装方式、双 同处理、多存储器、远程口令等特点，是三菱公司 现有 最高性能的 2、 可编程控制技术 国内 发展 状况 12-13 我国有许多厂家、科研院所从事 研制与开发，如中国科学院自动化研究所的 京联想计算机集团公司的 海机床电器厂的 海起重电器厂的 R，苏州电子计算机厂的 机电部北京机械工业自动化研究所的 0、 0，杭州机床电器厂的 津中环自动化仪表公司的 6/480，上海自立电子设备厂的 海 香岛机电制造有限公司的 锡华光电子工业有限公司（合资）的 1 等。 从 1982 年以来，先后有天津、厦门、大连、上海等地相关企业与国外著名 造厂商进行合资或引进技术、生产线等，这将促进我国的 术在赶超世界先进水平的道路上快速发展。 3、 可编程控制技术 在船舶上的实际成果 20 世纪 70 年代，国外海上自动航行系统，即初期的综合船桥系统（ 世了。目前，世界上先进国家已研制推出第 3 代、第 4 代不同类型的综合船桥系统（ 其中应用了大量的 动控制技术，对船上轮机监控、自动监测、自动报警、锅炉等功能实施控制，以最少的人力、最低的燃料消耗，实现船舶自动化航行。 15-16 总结 本论文拟从以下几个方面研究 船舶辅助机械自动控制系统中的应用。即 船舶辅助锅炉自动控制系统中的应用，交流三速变极调速起货机的 制， 三相异步电动机控制中的应用，船舶组合起动屏的 制系统， 船舶机舱监视系统中的应用。通过各个典型的船舶辅助机械采用 术所构成的自动控制系统的研究，说明船舶辅助机械采用 术的必要性、可行性和优越性。 17-20 【参考文献】 1 陈锡云，王元旦 船舶中的推广应用 J1997,(2):372 吴华彬 制技术在工程船舶上的应用 J1996,(8):973 王永华 用技术 M京航空航天大学出版社， 2003 年 . 4 李树雄 M北京航空航天大学出版社， 2003. 5 赖指南 造继电 接触器控制线路 J1996,(4):296 李国屏 编程控制器的原理和工业应用 J 2005,9(2):257 杨庆光 ， 黄海 ， 宋晓波 . 现代可编程控制技术的探讨 J. 一重技术 ， 2001,(598 肖维荣 制技术 现代可编程控制技术的发展趋向 J1999,(1):439 学出版社，2002. 10 o . 007,(26):911 陆运华 . 可编程控制器 (述 J. 电子制作 ,2007(7):612 弭 洪涛 用技术 M中国电力出版社 13 申世武 ， 周芸 发展趋势及国产化 J 2006(6):1414 . 998(3):2515 An on LC . ,2003(3)159 16 of , 002(42):10117 衷晓莲，张荣一 J 1997,23(4):7318 赵志斌，汪思源 船用燃油锅炉起动控制中的应用 J2000,(3):4219 胡庆 锅炉故障报警系统中的应用 J1999,21(1):3220 首琦 制的防止相间短路的电动机正反转控制线路 J000,(6):14英文翻译 he of in in a an to a of of or on of to in to at is a of In by to to as In a in an of to be In of a to is an on of In is on a of of at of a to is to To be a to be of be of is In to of an to to a in as as of In or is by of by of in of an in to of of in a of as of a of of is by of by a to is to it is to a In to at as a of in in by By a of a a to to to by is by of a as A in as by is in a or to of a as it is on or a to to in a of a of at of a of be a of of In a of of a of of of by 机电一体化 在国际市场中制造业和工业产品的销售行业已取得了巨大成绩这主要依靠于电子技术和计算机技术与传统机械制造和机械产品的结合。这些产品，如汽车、洗衣机，机器人和机床等以及它们的制造主要依靠工业对新技术的开发并把它们应用于产品及其制造过程的各个设计阶段。结果使整个工业系统出现了比过去更便宜、更简单、更加可靠、功能更强的制造技术。由于这种激烈的竞争。使原来的电子工程和机械工程的区别逐渐被各学科工程设计之间的互相结合与互相渗透所取代。产生了机电一体化或称机械电子学。 在这个竞争激烈的环境里，那些把电子 和机械有效结合的产品和技术都获得了成功，而没有成功的产品和技术主要原因也是由于没有应用电子技术。一般产品及其制造工艺的创新，往往从机械的硬件设计开始，但要想实现设计目标，则从设计过程的最初阶段就要充分考虑电子技术、控制工程技术及计算机技术。机械电子学的核心是透过机械学和电子学的隐含分界。把它们结合起来。这种结合是理解当今发生的这场变革的关键。 要想设计成功，在设计的初期就需要建立机电一体化的研究概念。因为这时具体方案还没有形成，所以还有选择的余地。这样。设计工程师特别是机械设计工程师就能避免过快的决定而落入 俗套，降低生产率。 充分研究市场的发展趋势。我们会发现采用机电一体化的设计方案。会导致某个领域的复兴，例如高速纺织机。计量与测量系统以及像集成电路自动测试装备那样的专用设备。在很多情况下，新兴领域的产生和复兴往往由加工能力的增强而引起，而集成电路，特别是用微处理器控制的基本机械系统，可以极大地增强加工能力。 制造过程灵活性的要求导致了柔性操作系统概念的产生，在这套系统中。许多元件例如计算机数控机床，机器人和自动导引小车等联系在一起共同进行生产，它们之间的信息交流通过局域网实现。 机电一体化为工程设计及产品多 样性提供了极大的发展机会，但迄今为止所设计的产品，并没有完全实现这些。本质上能够销售给用户的最终产品才是我们收入的来源，这些产品基本上可以分成两类，一类是能够提供增强功能的现存产品。另一类是迄今才开始应用的全新的机电一体化产品。 下面的例子可以说明第一类产品。 自动控制发动机和自动控制变速器发动机及其传动装置的发展趋向于降低辐射、节省燃料以及通过防止低速时过多的嫩料流人和使用可调节齿轮来避免误驱动等。 动力驱动工具现代动力驱动工具。例如钻头。能够提供多种功能。这些功能包括速度和扭矩控制。反向驱动及加速度控制 。 第二类产品的例子如下； 标准机器人 传统的工业机器人由于结构问题往往受到许多限制。提供一些结构零件与驱动装置，再加上中央处理器。就可以制成标准机器人系列。这样用户就可以直接组装满足他们自己需要的各种机器人。 视频和 放机 视频和 放机装有复杂的激光磁头。可以读出磁盘上的数字信息，借助微处理器，控制系统可以提供磁道选择、扫描、预览等多项功能。 上面的例子表明机械电子化的目的是不断改进消费品。而不是维持或降低消费品的价格。机械电子产品提供了解次各种特殊问题的理想方式，使用的是低成本元件或 标准件。 工程设计中的机电一体化，代表并要求有广泛的材料和信息的综合，其产品功能更强、使用更灵活，特征更广泛。只有在设计概念和具体的设计阶段都应用了机电一体化，才能得到较好的收益和效率。 工程制造中的机电一体化。要求对整个制造过程及其各个元件有充分的了解。既需要各个电子元件的知也播要它们在整个系统中的装配知识。 to in in a to in a it an a of to By it to An a a of to of in s to of of it on in to If to an of in s a to be so be on If a to of a it to be a a of a Its to an a It is a in a to if is is to As a an in a be in to be to be in of of up of “is a to s “to of of to of as as s of of If in or in of in a be of of of in is it a up of to a It of to to in to of a LC as we a be on of to of a to in a of a to be by to a “a to a t to a It so to to to t to a to be a C a To a C to LC as on on or as LC s as of of LC to it is to a be by a is an in we of to LC of is in 1). to be to in in a to a is a a in a be a LC a if s a in is of to is it is to a It is to to in a to in LC to of a on of I/O up in as as a is to of or be or a to a if be up a of up to a a on so it to 制器 概述 工业领域已经在 20 世纪 60 和 70 年代开始认识到改进质量和提高生产率的必要性。适应性也变成一个主要的考虑因素 试想 60 和 70 年代的自动化工业生产线，那时总是有很多用于系统控制的巨大电路板，经常看见他们覆盖了整个墙壁。在这些控制板中，有大量的、相互连接的电气继电器使整个系统工作，由“连接的”这个词就可以理解电工必须用电线手工连接所有的继电器。工程师要设计系统的逻辑，电工要接受一个必须用继电器实现的逻辑原理图。这些继电器设计示意图中经常包含数百个继电器。交给电工的这个计划叫做“梯形原理图” 。梯形图显示系统中的所有开关、传感器、电动机、控制阀和继电器等等。电工的工作就是把所有这些都连接在一起。这种控制的一个问题是基于机械继电器。由于运动部件的磨损，机械设备经常会连接不牢固。如果一个继电器停止工作，电工将不得不检查整个系统。 这种控制的另一个问题是、必须在关闭了系统后的中断阶段，才可以在电路控制板上进行连接。如果要完成一个改变操作次序的决定，将造成巨大的经济代价并损失生产时间直到系统重新恢复功能。 不难想像一个工程师在他的工程中有一点很小的失误所造成的后果将会多么严重，也可以想像一个电工在他连 接系统时，如果存在一点错误所带来的后果。最后，你还可以想像如果有几个损坏元件的情况。检验一切都正常的唯一办法是运行系统。因为系统常常在第一