基于plc的船舶主机遥控系统的设计.doc

王凯：基于PLC的船舶主机遥控系统的设计
山东交通学院毕业设计（论文）
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前言
上世纪五十年代以来，船舶自动化技术经历了由轮机当班人员在机旁依照驾驶台指令操作的本地控制、采用机舱集控室的集中控制、机舱无人值班船舶到属于全自动化以节能为中心的网络型的发展过程。也就是在这个发展形势下，主机遥控系统应运而生并发展迅速。因为世界主要造船国家船级社已把主机遥控系统作为“无人机舱”规范中不可缺少的部分。
随着船舶自动化水平的不断提高，船舶主机遥控技术发展也很快，近几年下水的船舶主机遥控系统几乎全部采用微机控制，它的主要特点是采用微型计算机用软件编程的方法，代替了常规硬件电路的逻辑和数字运算功能。而目前设计采用微机控制的遥控系统主要有两种方案：一是采用专用或通用工业控制微机，如西门子DIFA系列微机主机遥控系统，挪威康士伯的Autochief系列微机主机遥控系统，国内有交通部上海船舶运输科学研究所研制的CY8800型微机主机遥控；另外是采用可编程序控制器，如西门子SIMOSRCS51型号PLC柴油主机遥控系统，但国内还没有推广应用的PLC主机遥控系统正式成熟产品。因此，利用可编程序控制器为控制核心开发中速主机遥控系统，也具有广阔的市场应用前景。
可编程序控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)是在六十年代后期和七十年代初期问世的，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。PLC的主要特点和优势体现在：
1.灵活性
可编程控制器的出现，电气工程师不必为每套设备配置专用控制装置，硬件设备可以采用相同的可编程控制器，只编写不同应用软件即可，这样，能满足所控制生产流程频繁变化的要求。而且，可以用一台可编程序控制器控制几台操作方式完全不同的设备。可编程序控制器为原设计的改进和修订提供了极其方便的手段，大大缩短了更新时间。
2.成本低、可靠性高
可编程序控制器提供的继电器触点、计时器、计数器、顺控器的数量与实际数量的继电器、计数器、顺控器相比要便宜的多。在硬件上采取光电隔离、滤波等技术，软件上采取自诊断等技术，因此可靠性大大高于机械和电器继电器。
3.构成简单，使用方便
可编程序控制器采用模块化结构，用户只要根据被控系统输入/输出信号的性质及点数多少，选择相应的模块，很容易构造出需要的控制系统。
4.可维护性好
可编程序控制器由各种功能模块组合而成，这样，一旦出现故障，系统的自检功能将指出故障部位，维修人员便可方便地更换模块，使维修时间降低到最低程度。同时，亦大大压缩了备件库存。
5.模拟调试
可编程序控制器能够对被控制对象在实验室内进行模拟调试，缩短现场的调试时间，不需在现场花费大量时间进行调试。
6.强大的通讯能力
目前，世界上各大可编程序控制器生产厂家生产的PLC，均可通过通讯处理模块或通讯处理卡组成网络，或连接到现场总线，以满足现代规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多的工程大系统的控制要求[1]。
随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通讯技术等的发展，PLC在技术和功能上也发生了巨大的飞跃。在初期逻辑运算大基础上，增加了数值运算、闭环调节功能，增加了模拟量和PID调节模块；运算速度提高，CPU的能力赶上了工业控制机算机；通讯功能的提高发展了多种局部总线和网路（LAN），因而也可构成一个集散系统，特别是个人计算机也被吸收到PLC系统中。
正是由于PLC技术的不断发展，使其更多的应用于船舶设备的控制中来，发挥其适应恶劣环境、线路简单、程序容易修改的优点，实现船舶的自动化控制，它在主机遥控系统中的应用优势一定会成为新时期发展的焦点。
本文针对不可倒转中速柴油机，减速可逆齿轮箱和固定螺距桨组成的船舶推进系统，设计一套以可编程序控制器为核心的主机遥控系统。具体完成的内容和工作有：
1.中速机主机遥控装置功能设计，主要包括操纵方式及操纵方式转换功能，换向及逻辑控制功能，程序调速功能，安全保护和故障报警功能，系统故障检测，参数修改功能等。
2.系统硬件设计，主要包括机旁控制箱、主控箱、集控驾控信号板的硬件电路设计，以及外围模块和输入输出断线检测模块的设计。
3.系统软件设计，本文主要对控制方式的选择、起动、应急倒车、转速信号发送速率限制、临界转速回避等利用STEP75.3版本进行了LAD编程。

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1船舶主机遥控系统的基本技术要求
1.1概述
主机遥控系统是指对主机进行远距离遥控，也就是把主机的操纵地点从机旁延伸到了集控室和驾驶台，主机遥控系统是实现无人