1、作品制作說明課題船用分油機自動控制系統設計學 院電子信息工程學院專業（方向）電氣自動化技術班 級電氣111學 號110201110姓 名 完成日期2013-12-20指導教師 南通職業大學電子信息工程學院作品制作說明船用分油機自動控制系統設計作品簡介隨著航運業的迅速發展，各種各樣的船舶紛紛發揮各自的用途，但為了降低航運成本，使能源得到充分的運用，船舶所用的油料非常的惡劣。大型海船大多以柴油機為主要的動力來源，其燃油都是用價格低廉的重油，所謂的重油是一種混兌油，本身含有較多的硫分、灰分、水分、機械雜質、瀝青等，嚴重影響燃油品質。如此惡劣的油料直接應用難免會對主、副設備造成危害，而且還會影響船舶的

2、運輸動力，主、副設備的工作壽命與工作狀況。因此，必須對其進行凈化處理，以保證主，副設備處于良好的工作壽命與工作狀況。顯然油液的凈化設施必不可少，通常人們選用的凈化方法有三種：過濾：通過選用不同過濾精度的濾器來滿足不同的要求。然而過濾有一定的局限性它只能凈化油中粗粒雜質，不能分離融在燃油中的其它雜質，因此只能作為輔助凈化得作用。重力沉淀：是利用油、水、固體微粒密度的不同，在沉淀柜中靜置，而達到凈化分離。離心分離：通過將油液倒入分離筒內，使其高速旋轉，利用油、水、雜質的比重不同，所產生離心力不一樣來實現分離，經高速旋轉后由內到外依次為油、水、雜質。本作品是通過對mcgs組態設計和plc控制程序設計

3、從而達到分油機運行控制，實現對重油的按工藝要求分離和凈化。引言 本課題是通過對mcgs系統和plc系統的充分運用，來實現一系列的控制。閱讀此制作說明能了解組態軟件的一些基本內容，掌握組態的一些基本配置，初步了解plc編程方法等。第一部分是分油機的原理與結構；從分油機的外部結構到分油機的內部結構加以說明，詳細闡述了分油機的工作流程，以工作流程圖的方式展示給讀者。講述了此次設計的思路與要點。第二部分是分油機的程序設計；此程序是通過三菱plc設計的，介紹了io接口和分油機的每一步程序的作用。第三部分是分油機的組態設計；分別介紹mcgs系統的使用，對每個窗口的設計都做出詳細的說明，尤其重點針對配方的設

4、計做出詳細的介紹，以便讀者學習與應用。其次對通道連接作已介紹等。最后,對本次為期兩個多月的畢業作了總結和展望。1 分油機的原理與結構1.1 分油機的基本原理根據混合液的性質，在重力場或離心力場作用下，密度不同的液體將重新分層分布。可以在重力場的作用下靜置得到分層。由于粘滯阻力的影響，密度不同的液體分層速度很慢。而在離心力場慣性力的作用下，可以將不同密度的液體迅速沿徑向重新分布，快速分層，而且不容易摻混。因此離心式分油機就是根據油、水、雜質密度的不同，在離心機的高速旋轉的作用下，依靠離心慣性力不同，從而將油、水、雜質沿轉軸徑向重新分布，達到將水和雜質分離出來這一基本原理而完成凈化處理工作。 1.

5、2 分油機的基本結構1.2.1 分油機的外觀（如圖1.2.1 a、b所示）圖1.2.1a分油機的外觀圖1.2.1b現場的分油機 1.2.2 分油機橫剖圖分油機從上至下分為三個部分：上部為接口部分，有污油進口、凈油出口、置換水進口等；中部為分離室部分，主要是高速旋轉的分離桶；下部為傳動部分,由離合器、傳動軸、斜齒輪、驅動軸（立軸）以及軸承等組成。圖1.2.2分油機橫剖圖1.3分油機的工作流程圖（如圖1.3所示）開始 分油機轉動并檢測是否達到額定轉速 否 是否達到額定轉速 是分油機內是否有無遺留的殘渣是密封階段（水封、底座密封）自動排渣否排渣完成否是密封是否完好開始分油階段置換階段排渣階段停止圖1

6、.3分油機的工作流程圖1.4分油機設計的要點與思路通過對分油機原理的了解，不難得知分油機是通過自身內部的轉動來產生離心力場，在離心場的作用下使油與混合物分離。了解了這一原理，由圖1.3所示的流程圖可知,分油機的離心機在按下開始時就要啟動，然后待分油機的離心機轉速達到穩定后就開始底座密封和加水密封，在密封徹底后就開始進油，進油后開始邊進油邊分離。當分油機內的油渣到達一定的數量，分油機停止進油開始加水置換，加水置換的目的是排出分油機內殘留的可用油，待分油機加水置換完成，下一步就開始排渣，排渣分為兩步；第一步底座密封打開，第二部放出里面的高壓水，然后開始排渣。排渣結束后分油機或者停止或從新開始分油。

7、在上述過程中，設計時要點是每一步都單獨完成，不能互相沖突。要有急停設計。高溫、高壓、低溫、低壓等報警設計。2 分油機plc程序設計2.1 分離機的io分配設計2.1.1輸入分配表根據船用分油機工藝要求確定輸入輸出接口，具體分配情況如表2.1所示。表2.1io分配表功能自動開始停止手動開始自動開始手動分離機啟動手動高壓水進手動底座密封關手動加油手動加水置換io接口x0x11x10x0x22x12x13x15x16功能手動底座密封開手動高壓水出手動排渣報警開關報警復位開關自動排渣手動水封io接口x17x20x21x2x3x1x142.1.2分油機的輸出分配表根據船用分油機工藝要求確定輸入輸出接口，

8、具體分配情況如表2.1.2所示。表2.2分油機輸出分配表序 號名 稱輸 出 點0分油機啟動y0001高壓水進入y0012底座密封關y0023內部水封y0034加油分離y0045排渣y0056加水置換y0062.2分離機啟動準備階段控制程序圖2.2 分離機啟動準備階段控制程序2.3分離機控制階段程序圖2.3分離機控制階段程序2.4分離機排渣階段程序圖2.4 排渣程序3 上位機組態設計3.1窗口組態3.1.1新建工程 在計算機上打開mcgs系統軟件，進入mcgs系統。彈出圖3.1.1窗口。圖3.1.1mcgs系統軟件3.1.2 設備窗口設置 在圖3.1.1中用鼠標選中“設備窗口”在雙擊設備窗口，彈

9、出“設備屬性”，在“設備屬性”中添加“通用串口父設備”和“三菱f系列串口”如圖3.1.3圖3.1.3設備屬性3.1.3 用戶窗口組態保存上述操作之后，在“用戶窗口”中選擇“新建窗口”，跟住編輯需要新建相應的窗口數目。并單擊窗口屬性，打開窗口屬性，給每個窗口命名。如圖3.1.3所示。圖3.1.3用戶窗口設立好窗口名之后，雙擊工作臺上的窗口，打開窗口界面，在窗口界面里，根據不同的命名設計相應的功能，在此不作詳細介紹。3.2 mcgs系統配方設計3.2.1新建配方按“工具”菜單下的“配方組態設計”菜單項，進入mcgs配方組態設計窗口，如圖3.2.1所示：圖3.2.1 新建配方 “配方組態設計”是一個

10、獨立的編輯環境，用戶在使用配方構件時必須熟悉配方組態設計的各種操作，“配方組態設計”由“配方菜單 ”，“配方列表框”，“配方顯示表格”等幾部分組成，“配方菜單”用于完成對配方以及配方編輯和修改操作，“配方列表”用于顯示工程中所有的配方，“配方結果顯示”用于顯示選定的配方的各種參數，可以在“配方結果顯示”對各種配方參數進行編輯修改。3.2.2 配方設計在mcgs組態界面中新建配方，彈出配方組態界面，如圖3.2.2所示，添加11個變量，分別為“啟動時間2”“排渣時間 12”，為數值型，“配方組別”為字符型，“查詢批號” 為字符型；配方組態設計。按“工具”菜單下的“配方組態設計”菜單項，進入mcgs

11、配方組態設計，按“文件”中的“新增配方”菜單項，建立一個缺省的配方結構，按“配方改名”把名字改為“運行工藝方案”， 按“配方參數”把配方參數改為8列20行，并配置好每個參數名和與數據庫連接方式。圖3.2.2數據庫雙擊“運行工藝配方”進行配方參數設置窗口，進行配方參數設置，如下圖3.2.3所示：圖3.2.3參數設置注意：“分油機的組別”是作為關鍵字查詢的，在一個配方中不能相同。新建三個策略，分別叫“打開編輯指定配方”，“裝載指定配方”和“保存當前配方”；在每個策略中都增加一個策略行，并選中“策略工具箱”中的“配方操作”構件，并分別進行組態，如下圖3.2.3 a、b、c所示： 圖3.2.3 a打開

12、編輯指定配方 圖3.2.3 b裝載指定配方圖3.2.3 c保存當前配方創建一個新用戶窗口,命名為“配方窗口”；并對窗口進行組態，組態結果如下圖3.2.4所示：圖3.2.4配方窗口在三個按鈕下分別調用與名字對應的三個策略，在輸入框中分別與標簽所示的變量連接，就完成所有的配方組態。運行時就執行與按鈕對應的操作，如從配方庫中裝載指定配方號的配方參數、保存把當前變量的值保存到配方庫中。3.3通道連接設計在做好上述設計之后，下面到了建立通道連接部分。通道連接就是將組態和plc相互對應。通過建立好通道連接后，就可以用組態實行相應的控制。具體操作如下；在工作臺上打開“設備窗口”在雙擊“設備窗口”之后，彈出“

13、設備窗口屬性”如下圖3.3.1所示圖3.3.1設備窗口在上圖3.3.1設備窗口中單擊“串口通用父設備0”打開設備屬性設置窗口（如圖3.3.2所示）圖3.3.2設備屬性設置好相應的數據之后，打開設備調試窗口，查看看通道連接是否已連接。通訊狀態標志為0表示已連接，通訊標志為1表示沒有連接。（如圖3.3.3所示）圖3.3.3設備調試窗口總結此次畢業設計對我來說是對大學所學的一部分知識的鞏固和提高。本次設計主要用到mcgs系統和plc系統。mcgs系統是一套32位工控組態軟件，可穩定運行于windows95/98/nt操作系統，集動畫顯示、流程控制、數據采集、設備控制與輸出、網絡數據傳輸、雙機熱備、工

14、程報表、數據與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國內外眾多數據采集與輸出設備， plc是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。在此次制作設計中，我遇見了很多問題，例如，組態和plc程序對應不上，組態中的運行行畫面和plc輸出的信號不一致等。當遇到這些問題時有些都通過自己查閱資料來解決，有些不能解決的就去問韋老師，韋老師非常耐心的講解給我聽，不但使我知其然還要知其所以然。在我設計時，韋老師時刻關心我的設計進度和設計的內容，細心的指出我設計中的不足，并進一步