信息技術學院本科畢業論文基于PLC的船用主機遙控系統的設計ThedesignofmarinemineengineremotecontrolsystembasedonPLC題目：基于PLC的船用主機遙控系統的設計專業：計算機科學與技術班級：2004級學生姓名：廖錦華指導教師：駱曉艷論文提交日期：2008年6月2日論文答辯日期：2008年6月15日目錄中文摘要、關鍵詞1英文摘要、關鍵詞2引言3第1章緒論41.1船用主機遙控系統的應用現狀41.2可編程控制器（PLC）的基本組成41.3可編程序控制器(PLC)在船舶自動化領域的作用和地位5第2章遙控系統的原理及應用62.1船用主機遙控系統的組成62.2遙控系統的工作原理112.2.1電路原理圖112.2.2工作過程132.3船用主機遙控系統的基本功能14第3章遙控系統的硬件設計和程序設計163.1PLC的選型與接線圖163.2遙控系統的程序設計173.2.1設計思路173.2.2主程序框圖183.2.3具體程序19結論22致謝23參考文獻24附錄251基于PLC的船用主機遙控系統的設計摘要：目前在船舶領域主機遙控系統技術方案雖多種多樣，但都存在許多令人不滿意的地方。本文采用基于PLC控制單機遙控系統來實現主機（主柴油機）遙控系統的功能，遙控的對象為主柴油機和齒輪箱。主機是船上的動力產生裝置，通過齒輪箱減速與換向，來帶動螺旋槳旋轉，從而推動船舶的航行，可實現人性化的操作。本文充分地利用了歐姆龍CPM1A系列PLC的技術和優勢特點，使系統具有典型的模塊化結構，且經濟性能好、硬件電路結構簡單、工作安全可靠。這樣的設計解決了當前主機遙控系統大部分以模擬量組合單元儀表為主帶來的弊端，更有利于建立全船的控制管理中心，使機艙自動化程度有所提高。關鍵詞：遙控系統PLC船舶主機2ThedesignofmarinemainengineremotecontrolsystembasedonPLCAbstract:Currently,thetechnicalschemeofmainengineremotecontrolsysteminshipdomainisvaried,buttherearemuchunsatisfactory.RemotecontrolsystembasedonPLCisadoptedinthisarticletorealizethefunctionsofthemarinemainengineremotecontrolsystem(maindieselengine),andthemaincontrolobjectsaredieselandgearbox.Themotivepowerisgeneratedbythehost,whichdrivesthepropellertorotateandthenpromotetheshiptosail.Thenthehumanizedoperationcanbeachieved.ThisfulluseoftheCPM1AomronPLCtechnologyandadvantagesenablesthesystemgetatypicalmodularstructure,thegoodeconomicalperformanceandthesimplecircuitsystemofthehardware,whichissafeandreliablewhenitisworking.Thepresentdrawbacksarebroughtbythemainengineremotecontrolsystem,whichisprimarilycomposedofmanyanalogcombinationinstruments.Inadditiontheadministrationcenteroftheshipcanbebuiltmoreadvantageousandtheautomationdegreeofmarinecanbeimproved,too.Keywords:remotecontrolsystem；PLC；themarinemainengine3引言主機遙控系統是船舶自動化領域的一個重要組成部分，遙控系統主要完成主機調速與齒輪箱換向,目前主機遙控系統技術方案雖多種多樣，但都存在許多令人不滿意的地方。本文采用基于PLC控制單機遙控系統來實現主機（主柴油機）遙控系統的功能，遙控的對象為主柴油機和齒輪箱，主機是船上的動力產生裝置，通過齒輪箱減速與換向（齒輪箱中的控制桿可以打到“正”、“空”、“倒”三個位置，通過改變控制桿的位置來實現齒輪箱正轉、空、倒轉），來帶動螺旋槳旋轉，從而推動船舶的航行，可實現人性化的操作。采用的控制方案根據主機功率大小、控制精度的不同而不同，齒輪箱一般與主機配套使用。第一種是主機功率較小的，一般采用機械軟軸或電子軟軸來實現主機調速與齒輪箱換向，即在駕駛室中安裝駕駛操縱桿，操縱桿通過兩根機械軟軸分別連接到機艙中的主機與齒輪箱上，如果船體較長，可先把控制信號先轉化為電信號，再轉化為機械動作（稱電子軟軸），達到主機調速、齒輪箱換向的目的，一般用于小快艇、小型船舶上。第二種是主機功率較大，所配齒輪箱也有所變化，其內部有一膜片執行器，改變其位置能夠實現換向，采用氣控（把氣信號作為控制信號）進行主機調速與齒輪箱換向，按照控制方式可分為：全氣控制型和電氣控制型，全氣控制型是由操縱器發出氣控信號，傳送到機艙通過機艙閥箱來控制主機調速、齒輪箱換向，但氣控信號具有很大的滯后性，調節速度不夠高；電氣控制型是由遙控操縱器發出電控信號，傳到機艙通過機艙閥箱轉化為氣控信號來控制主機調速與齒輪箱換向，電氣信號具有傳送速度快，控制精度高等特點。第三種是利用步進電機來實現主機調速與齒輪箱換向，一般應用在控制精度較高的船舶上。本系統屬于電氣控制型，由遙控操縱器發出電控信號經PLC邏輯運算控制輸出，再通過機艙控制箱、機艙閥箱轉換為氣控信號對主機進行調速和齒輪箱換向。目前國內外大型船舶的自動化程度不斷提高，我們可以結合中小型船舶主機遙控系統的特點，根據船舶機艙條件，充分發揮PLC的優越性，使系統更廣泛地適用于各種類型的船舶。4第1章緒論1.1船用主機遙控系統的應用現狀隨著船舶自動化的發展，給主機遙控系統帶來了前所未有的發展機遇。主機遙控技術發展到今天，大致經過了三代的發展過程。早期的主機控制系統是有繼電器來完成控制功能，第二代產品則主要通過中小規模電子集成電路來完成控制功能，第三代產品則由計算機來完成控制功能。八十年代，微機在機艙自動化中廣泛推廣應用。國外有許多大公司推出定型微機自動控制系統，批量生產適用于多種機型。如意大利希帕公司推出的ULP-32微機自控系統；西門子DIFA系列微機主機遙控系統；挪康的NORCON系列微機主機遙控系統，己被我國遠洋船舶廣泛采用。它通過微機實現順序控制，包括主機起動、停止、前進、后退等各種工況，它具有調速功能，應急停車、監視報警、越控等功能。國外對主機遙控系統的發展從設備分散控制、單機遙控、集中監視到運用大型電子計算機，再向計算機小型化發展，然后微機在機艙自動化中廣泛的應用。為我國的主機遙控和機艙自動化提供了寶貴經驗和技術借鑒。我國七十年代開始，有關專業制造廠及有關設計院開始研制開發生產主機遙控裝置。八十年代初，我國研制成功了微機、電/氣轉換器式的自動控制裝置，并作為發展重點；1989年推出了國際新一代微機網絡型自動控制裝置；技術水平跟國際上的差距逐步減小。特別在可靠性、維修性方面得到了顯著提高，有的型號已取代進口產品，有的自動控制裝置已經出口，日益滿足了我國船舶機艙自動化的要求。目前國內主機遙控裝置的使用情況，主機遙控裝置大致分為：機械控制式，氣電混合控制式，全電控制式，電液控制式，氣液控制式。根據齒輪箱換向控制方式的差異，主機遙控裝置可分為：電控換向型，氣控換向型，機械控制換向型，液壓控制換向型。1.2可編程控制器（PLC）的基本組成1.中央處理器(CPU):中央處理器是可編程序控制器的核心部件之一，是應用控制系統的指揮中心。2.存儲器:用來存放系統軟件和應用軟件。3.輸入/輸出(1/0)接口:輸入模塊把外部信號轉變成中央處理器能處理的電信號并且把這些信號傳送給內存或中央處理器；輸出模塊把可編程序控制器發給外部的信號轉變成外部能接受的信號，并且傳給外部。54.電源:為PLC和內部總線提供電源。5.編程器:是用戶輸入程序指令和對系統進行調試的裝置，由主機、鍵盤、顯示終端、打印機、編程軟件組成。可編程序控制器結構原理如圖1.1:圖1.1可編程控制器結構原理圖1.3可編程序控制器(PLC)在船舶自動化領域的作用和地位可編程序控制器(Programmablelogiccontroller,簡稱PLC)是面向用戶的電子計算機，能用來完成各種各樣的復雜程度不同的工業控制功能。一度成為工業自動化領域的三大支柱，即工業機器人，CAD/CAM，可編程序控制器（PLC）。可編程序控制器（PLC）具有靈活性，成本低，可靠性高，構成簡單，使用方便，可維護性好，模擬調試和強大的通訊能力能優點。PLC結構緊湊、安裝簡單、使用方便、抗干擾能力強，不僅具有很強的邏輯處理功能，同時還具備數字運算、聯網通訊等功能，國際造船和海運界紛紛開始了PLC在船舶自動化中的應用研究。八十年代初，由英國工程師在著名的“伊麗莎白女皇二世”號豪華游輪上應用美國德州儀器公司5TI型PLC全面改造了船用透平主鍋爐，