PLC与船舶自动化的应用

PAGEPAGE1ＰＬC与船舶自动化的应用摘要本文重点介绍PLC在船舶自动化的应用,近年来,ＰLC在国内已得到了飞快推广普及。它正转变船舶自动掌握的面貌，对传统产业的技术改造，进展新型工业具有重大的实际意义。在现代船舶中越来越讲究自动化,然而可编程掌握器（ＰLC）在船舶自动化中是必不行少的。本文将重点介绍可编程掌握器（ＰLC）在船舶各种设备中的简略应用.针对老式船舶中存在的问题从而提出了一种采纳可编程掌握器（PＬC)和数字显示仪表结合组成,这样不且提高了生产效率，还提高了生产速度和船舶的反应能力从而更平安更牢靠。同时也节省费用。名目可编程掌握器的概述。。.。。。。。。。。。.。。。。。.。。。。.。.。。.。。。.。。。。..。。。.。..。。。。。可编程掌握器的组成与工作原理。。。。。。。。。.。.。。。。。。.。。。..。。。。.。。。.。。。。。。。采纳可编程掌握器(PLC)对应急发电机的自动启动掌握。。。。。。。。.。。。。。。。。。电路设计及器件选择。。。。.。。。。。。。。。。。。。。。。.。..。.。.。.。。。。.。。。.。。。。。可编程掌握器(ＰLＣ）。。。。。.。。..。.。.。。。。.。..。。。.。.。。。..。。.。.。.。。。。.。.采纳可编程掌握器（PＬC）和数字仪表结合组成的应急发电机自动掌握的优点。结论.。。。。..。。。。.。。。。。。。..。。。。。。。。.。。。。。可编程掌握器的概序可编程掌握器是60年月末美国首先消灭的,当时叫可编程规律掌握器ＰLC（pro—ｇｒammableloｇiccoｎtrollet)目的是用来取代继电器，以执行规律推断。计时，计数等训序掌握功能。提出PLＣ概念的是美国通用汽车公司.当时，依据汽车制造生产线的需要，盼望用电子化的新型掌握器替代继电器掌握柜,以削减汽车改型时,重新设计制造继电器掌握盘的成本和时间。通用汽车公司对新型掌握器提出10点简略要求。1编程简洁，可现场修改程序。2维护便利,采纳插件式结构3牢靠性高于继电器掌握柜4体积小于继电器掌握柜5成本可与继电器掌握柜竞争6可将数据直接输入计算机7可直接用115V沟通输入８输出采纳１15V,能直接驱动电磁阀，沟通接触器等;9通用性能强,扩展很便利;1０程序要能存储，存储容量可扩展到4K字节.这１0点要求几乎成为当时各个自动化仪表厂商生产PLC的基本规范。概够起来,ＰＬC的基本设计思想是把计算机功能完善，灵敏.通用等优点和继电器掌握系统的简洁易懂。操作便利。价格廉价等优点结合起来.掌握器的硬件的标准的通用的。依据实际应用对象,将掌握内容编程软件写入掌握器的用户程序存储器里。掌握器和被掌握对象连接起来。随着半导体技术尤其是微型计算机技术的进展，到七十年月中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处里器,输入输出模块和外围电路也都采纳了中。大规模甚至超大规模的集成电路,这时的PLＣ已不再是只有规律推断功能,还同时具有数据处理。PID调节和数据通信功能.国际电工委员会（IＥＣ)颁布的可编程掌握器标准草案中对可编程掌握器作如下的定义;可编程掌握器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采纳了可编程序的存储器，要来在其内部存储器执行规律运算,训序掌握，定时.计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出,掌握各种类型的机械或生产过程。可编程掌握器及其有关外围设备，易于与工业掌握系统连成一个整体，易于扩冲其功能的设计。可编程掌握器对用户来说是一种无触点设备,转变程序即可转变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程掌握器，在实施阶段再确定工艺过程.另一方面，从制造生产可编程掌握器的厂商角度看，在制造阶段不需要依据用户的定货要求专门设计掌握器，适合批量生产。由于这些特点，可编程掌握器问世以后很快受到工业掌握界的欢迎，并得带飞快的进展。目前，可编程掌握器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的普及推广应用.可编程掌握器是面对用户的专用工业掌握计算机，具有很多明显的特点;牢靠性高，抗干扰能力强；可编程掌握器是专为工业掌握而设计的。除了对器件的严格涮选和老化外，在硬件和软件俩个方面还采纳了屏蔽,隔离。故障论断和自动恢复等措施,使可编程掌握器具有很强的抗干扰能力，使其平均无故障时间达到(3～５）X１0ｈ以上。编程简洁。直观.可编程掌握器是面对用户。面对现场,考虑到大多数电气技术人员熟识电气掌握线路的特点，它没有采纳微机掌握中常用的汇编语言，而采纳了一种面对掌握过程的梯形图语言,梯形图语言与继电器语言相像，形象直观，易学易懂,电气工程师和具有肯定知识的电工。工艺人员都可以在短时间学会，使用起来得心应手,计算机技术和传统的继电器掌握技术之间的隔阂在可编程掌握器上完全不存在,世界上很多国家的公司生产的可编程掌握器把梯形图语言作为第一用户语言。适应性好，可编程掌握器是通过程序实现掌握的，当掌握要求发生转变时，只要修改程序即可，由于可编程掌握器产品已标准化，系统化，模块化，因此能灵敏便利地进行系统配置，组成规模不同,功能不同的掌握系统，适应能力格外强,故既可掌握一台单机，或是一条生产线，又可掌握一个简洁的掌握系统,既可现场掌握又可远距离掌握。功能完善，接口功能强，目前的可编程掌握器具有数字量和模拟量的输入和输出，规律和算术运算,定时，计数,训序掌握，通信,人机对话，自检，记录和显示等功能，使设备掌握水平大大提高,接口功率驱动极大地便利了用户，常用的数字量输入输出接口，就电源而言有１１０V220Ｖ沟通和5V24V48Ｖ地直流;负载能力可在（0．5~5Ａ）的范围内变化,模拟量的输入和输出有多种规格.由于PＬＣ具有以上特点,他把计算机技术与继电器技术很好的融合在一起,最新进展的PＬＣ产品,还把ＤDＣ（直接数字掌握）技术加进去了,并具有与监控计算机上连网的功能,因而它的应用几乎掩盖了所以工业企业,既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品,又适应于生产过程掌握,实现工业生产的优质，高产，节能与降低成本。总之，PLＣ技术代表了当前电气程序掌握的先进水平,PLC与数控技术和工业掌握已成为机械工业自动化的三大支柱。可编程掌握器的应用ＰLC的应用范围通常可分为五大类．1）训序掌握,这是今日ＰLC最广泛应用的领域.它取代传统的继电器应用于单机掌握。多机掌握.生产自动线掌握。2）．运动掌握。ＰLC制造商目前已供应了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置掌握模块.在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模块,摸快移动一轴或数轴的目标位置。当每个轴移动时，位置掌握模块保持适当的速度和加速度,确保运动平滑。３）。过程掌握。PLＣ能掌握大量的物理参数,例如温度,压力,速度和流量。PLC模块的供应使PLＣ具有了闭环掌握的功能,即一个具有有PＩＤ可用掌握能力的PLＣ可要于过程掌握。当由于掌握过程中变量消灭偏差时，ＰID掌握算法会计算出正确的输出，把变量保持在肯定直上4).数据处理.在机械加工中,消灭了把支持训序掌握的ＰＬC和计算机数值掌握（ＣNC)设备紧密结合的趋势。估计今后几年ＣＮC系统将变成以ＰLC为主体的掌握和管理系统。５).通信.为了适应国外近几年兴起的工厂自动化(FＡ）系统进展的需要，必须进展PLC之间和上级计算机之间的通信功能，作为实时掌握系统,PLＣ数据通信速度要求高，而且要考虑消灭停电，故障时的对策等。I／O模块按功能各自放置在生产现场分散掌握,然后采纳网络联结构集中管理信息的分布式网络系统。可编程掌握器组成及工作过程PＬC实质上是一种专用于工业掌握的计算机，他的硬件结构基本上与微型计算机（PC）相同，但其工作过程与（PC)有些差别。电源中央处理器存储器输入模块输出模块用户输出设备编程器编程器外部设备用户输入设备外部设备用户输入设备可编程掌握器构成的基本掌握系统硬件简化图，其中可编程掌握器的基本组成由虚图。1).中央处理器（CPU）它是可编程掌握器的神经中枢。是系统的运算，掌握中心,他依据系统程序所给予的功能,完成以下任务；A接收并存储用户程序和数据B用扫描的方式接收现场输入设备的状态和数据Ｃ推断电源,PＬC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误D完成用户程序中规定的规律运算和算术运算任务E更新有关标志位的状态寄存器的内容,实现输出掌握，制表打印或数据通信等功能.２)。存储器.存储器用来存储数据和程序,它包够随即存取的存储器RAM和在工作过程中只能读出,不能写入的EPROＭRAM中的用户程序可以用ＥPROM写入器写入到ＥPRＯM心片中,写入了用户程序的EPＲＯM又可以通过外部接口与主机连接，然后让主机按EPROＭ中的程序运行。EPROＭ是可擦可读的只读的存储器,如果存储的内容不需要时,可以用紫外线擦除，重新写入新的程序。３）。I/O模块。Ｉ/Ｏ模块是ＣPU与现场I／Ｏ装置或其它外部设备之间的连接部件，PLＣ供应了各种操作电平与驱动能力的Ｉ／O组建，供用户选用.4）．电源。PLC配有开关式稳压电源模块，用来对PLＣ的内部电路供电.PLC采纳集中采样,集中输出的工作方式,削减了外界干扰的影响,PLC的工作过程分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段，如图；输出接口输出锁存输出映象区用户程序输入映象区输入接口输出接口输出锁存输出映象区用户程序输入映象区输入接口输入采样程序执行输出刷新输入采样阶段，PLＣ以扫描工作方式,按训序将全部信号读入到寄存输入状态的输入映象区中的存储，在本工作周期内，这个采样结果的内容不会转变。程序执行阶段,PＬC按训序对程序进行扫描,分别从输入映象区和输出映象区中得到所需要的数据进行运算.处理.再将程序执行的结果写入输出映象区中储存，但这个结果在整个程序未执行完毕之前不会送到输出借口上去。输出刷新阶段.在执行完用户全部程序后,ＰLC将映象寄存器中的内容送入到输出锁存器中,再去驱动用户设备.PLC重复执行以上三个阶段,每一次重复的时间为一个扫描周期。在PLC中常采纳一种为：“看门狗"（waｔchdog)的定时监视器来监视PLＣ的实际工作周期是不是超时,以避开ＰLC在执行程序过程中进入死循环,或执行了非预定的程序而造成系统瘫痪。采纳可编程掌握器(PLC)的应急发电机的自动启动掌握采纳可编程掌握器（PＬC）和数字显示仪表结合组成的应急发电机组的自动启动掌握器，能适应不同电压等极及频率的应急发电机组，能自动检测主电网的欠压，自动启动应急发电机组,自动合闸供电,并能发出启动成功或启动失败的报警信号，和适应但台发电机的自动启动掌握.电路设计和器件选择电路设计主要分为主电路及PLＣ掌握电路俩大部份组成主电路包括掌握４0０V配电屏向应急负载供电的自动空气开关ACB1和掌握应急发电机组向应急负载供电的自动空气开关ＡCB2。ＡCB1和ACB2选用可以自动合闸和分闸的DＷ914或其它合适的型号，这一部分原理较为简洁,就不加介绍了。自动掌握电路以PLC为中心，加上供应输入信号的数字电压表,数字频率表和电压继电器,以及作为输出执行功能的一组中间继电器组成。其电路如图这部分是整个应急发电机组自动掌握器的核心，主要分为信号变换及输入部分,输出执行部分和程序掌握部分.总体工作如下；４０0V主汇流排电压下降到31０V以下，延时５秒，即发出欠压信号，ＰLＣ掌握ACB1分闸,主开关欠压保护,同时发出应急发电机组启动信号,应急发电机组开头启动，电压逐渐上升,转速加快,逐渐接近额定转速,通过数字电压表和数字频率表测量应急发电机组的电压和频率，并将俩表的ＢCＤ码数字信号送入PLC进行比较，运算。在启动后1５秒内应急发电机组电压达到370V~3９0V频率达到48～５2HZ即认为启动成功，向ＡCB2发出合闸信号,如果15秒内没有达到370V~39０V频率达到4８~５2ＨZ即认为第一次启动失败，PLＣ发出其次次启动信号.如果三次启动都失败，(共45秒）则向中央掌握室发出报警信号，同时向应急发电机组发出停止信号程序终止，应急发电机组启动成功后，如400Ｖ配电扳恢复供电,则向应急发电机组发出停机信号,同时使ACB2分闸，ACB1合闸，输入部分数字电压表和数字频率表内部的工作原理基本相同，主心片都采纳MC１443３弹片A/D转换器MC14４33的主要特点之一除了在LＥD数码显示管上显示测量值外，还具有ＢCD码输出，可送入PLＣ内进行数据处理比较，并且掌握程序流向,另外ＭC１44３３的转换速率为3～10次／S,远远大于ＰLC扫描周期,所以程序的读取格外稳定.但是PLC输入一般只能接收频率小于25ＨZ脉冲,而对于50HZ左右的［频率脉冲将不能被PLC直接处理，必必要用ＰＬＣ的特殊功能指令——调整滤波时间指令（REFＦ)来加以解决。我们必须注意到PLC的输入电路是采纳的负规律方式,即OＮ的状态是X输入口与CＯM口间为高阻状态，而MC１４433ＤＤ的BCD码和为选通信号均为正规律脉冲，因此必须对这些输入脉冲信号进行倒处理，为此,在数字表输出口和PLC输入口之间增加了由BG1～ＢＧ３和R1～R８组成的反向器。其它一些输入信号，如配电屏电压检测/主开关状态检测等均为继电器触电输入方式。3。输出部分PＬC的输出部分比较简洁，采纳HH６2P型小型中间继电器作为输出驱动元件,完成相应的分闸和合闸和报警功能。４。程序设计要点；掌握流程应急发电机组自动控图图５内部元件定义A输入继电器X０～Ｘ3数字电压表ＢCＤ码输出信号(Q０～Q３)X４～X６数字电压表个位十位百位选通信号（DS4DS3DS２)Ｘ7数字频率表频率脉冲信号（PP）X１０４00Ｖ主汇流排电压信号,接通为失压,断开为有点Ｘ1１ACB1已合闸X１２AＣB2已合闸X1３外部复位信号B输出继电器Y0发电机启动Y1ＡＣB2已分闸Ｙ2ACB２已合闸Y３发电机停止Y4启动失败Ｙ6ＡCB1已分闸Y７AＣＢ2已合闸Y１3发出启动信号指示Y14电压符合设定值指示Y15频率符合设定值指示C帮助继电器M1０0应急发电机运行中主汇流排有电M101主汇流排失电M102启动信号M103启动失败报警Ｍ104启动成功信号Ｍ１2０~M12２储存电压比较结果M１24～M１26储存频率比较结果Ｄ定时器Ｔ1～T6模拟操作开关点动时间继电器T1１启动时间１5秒T1２检测时间3秒Ｔ１4～T１5报警闪光定时0.５秒E计数器C１0在检测周期内测得电压符合标准值的次数,１0次Ｃ１１在检测周期内测得频率符合标准值的次数，３秒Ｃ１2启动未成功次数三次C13报警闪光次数，3０0次检测程序介绍在整个系统的运行过程中，对电