自動化102 10屆畢業(yè)論文

1、廣州航海高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 題 目： PLC-300和以太網(wǎng)通訊在挖泥船控制系統(tǒng)的應用（液壓泥門部分）系 別：船舶工程學院專 業(yè)：電氣自動化班 級：102姓 名：鄭少龍學 號：20101311222指導教師：王永祥日 期：2013.5.5廣州航海高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）目錄摘要1關鍵詞11緒論21.1 PLC的國內狀況21.2 PLC的未來展望21.3以太網(wǎng)遠程控制的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨21.4 wincc系統(tǒng)簡介31.5 研究方向及目的32挖泥船系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境42.1網(wǎng)絡拓撲42.2 數(shù)據(jù)傳輸52.3綜述63 PLC間的以太網(wǎng)通訊73.1 PLC 300硬件組態(tài)73.2 多臺PLC之

2、間數(shù)據(jù)傳送的實現(xiàn)73.2.1 step7通訊塊簡介及功能83.2.2 SFB12/13功能83.2.3 PLC間傳送數(shù)據(jù)程序塊104泥門的驅動方式及泥門的打開條件134.1液壓原理及控制方式134.1.2液壓的定義134.1.2液壓的原理134.1.3電磁閥定義144.1.4電磁閥原理144.2 泥門的液壓管路144.2.1小泥門打開過程155大泥門組態(tài)畫面操作及預置條件155.1大泥門155.1.1泥門165.1.2操作位置165.1.3組合控制起動和停止條件165.2控制185.2.1模式選擇195.22淺水模式195.2.3正常拋泥模式205.2.4泥門單獨控制206小泥門組態(tài)畫面操作及

3、預置條件226.1 小泥門226.1.1單獨控制的條件：226.1.2半自動啟動條件：226.2操作236.2.1手動單獨控制236.2.2半自動控制的自卸步驟236.2.3半自動控制打開小泥門246.2.4半自動關閉小泥門24附錄一25附錄二26附錄三39附錄四44致謝46參考文獻47摘要本文研究的是基于PLC 300的挖泥船泥門液壓控制系統(tǒng)，利用PLC實現(xiàn)挖泥船上面的泥門自動控制及相應的電氣連鎖，系統(tǒng)中研究的是西門子S7-300 PLC屬于中型PLC，結合該型號的一些優(yōu)點，將其用于該控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的自動控制以及相應的電器連鎖功能，最終使得該系統(tǒng)更加穩(wěn)定，更加可靠以及維護相當?shù)姆奖?/p>

4、。而且還簡化了控制線路，縮小了電控裝置的體積，而且用戶還可以自行擴展I/O點，方便以后系統(tǒng)的優(yōu)化及改良。本課題利用PLC的以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)多臺PLC之間的數(shù)據(jù)傳遞。以及實現(xiàn)了利用WINCC組態(tài)軟件進行遠距離監(jiān)控以及操作。以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設計的，將它用于工業(yè)控制環(huán)境，其環(huán)境適應能力、抗干擾能力等是許多從事自動化的專業(yè)人士所特別關心的。在強度、溫度、濕度、振動、干擾、輻射等環(huán)境參數(shù)方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。關鍵詞：以太網(wǎng)通訊，組態(tài)，監(jiān)控，PLC40一、緒論1.1 PLC的國內狀況PLC全稱Programmable Logic Controller可編程序控制器。是采用微電腦技術制造的自動控制設備。

5、它以順序控制為主，回路調節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時、記憶和算術運算等功能。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護的控制，及大量離散型的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。1.2 PLC的未來展望PLC未來展望21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會

6、有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可編

7、程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。1.3以太網(wǎng)遠程控制的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著信息技術的不斷發(fā)展，信息交換技術覆蓋了各行各業(yè)。在自動化領域，越來越多的企業(yè)需要建立包含從工廠現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化網(wǎng)絡管控平臺，建立以工業(yè)控制網(wǎng)絡技術為基礎的企業(yè)信息化系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)提供了針對制造業(yè)控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標準。該技術基于工業(yè)標準，利用了交換以太網(wǎng)結構，有很高的網(wǎng)絡安全性、可操作性和實效性，最大限度地滿足了用戶和生產(chǎn)廠商的需求。工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的第成本、高實效、高擴展性及高智能的魅力，吸引著越來越多

8、的制造業(yè)廠商。1.4 wincc系統(tǒng)簡介WinCC是在生產(chǎn)和過程自動化中解決可視化和控制任務的工業(yè)技術系統(tǒng)，提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息報警、過程值歸檔以及報表打印等模塊，使其具有高性能的過程耦合、快速的畫面更新及可靠的數(shù)據(jù)管理功能，Wincc實時分批從可編程控制器中讀出相關檢測和計算參數(shù)，進行動態(tài)顯示和存儲。 Wincc的一個主要特點是開放性，它能和所有主要廠商的PLC進行通訊?？偟膩碚f，Wincc 軟件是一套功能強大的組態(tài)軟件，具有良好的人機界面，故障報警、記錄、顯示及打印等功能。能夠用于多種用途的控制系統(tǒng)，同時提供嵌入式C語言編程，而且很容易配置形象、逼真的監(jiān)控畫面，也利于保證程序運

9、行的安全性。 1.5 研究方向及目的本文所研究的挖泥船PLC控制系統(tǒng)共由多個PLC通過以太網(wǎng)通訊共同工作。而本論文所討論的液壓泥門控制系統(tǒng)位于PLC2中。本文研究目的在于搞清楚挖泥船的以太網(wǎng)通訊方式。了解各大小泥門的控制模式、預置條件、及制作出WINCC組態(tài)畫面，通過WINCC人機界面來控制PLC并用來實時監(jiān)控挖泥船泥門的狀態(tài)。二、挖泥船系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境2.1網(wǎng)絡拓撲本文所研究的自航耙吸挖泥船控制要求高，功能復雜，傳感器、執(zhí)行機構數(shù)量種類眾多，單臺PLC運算速度及資源已不能滿足現(xiàn)代自航耙吸挖泥船的控制要求。而受到多任務操作系統(tǒng)的約束，功能強大的計算機也無法投入到實時性要求高的控制系統(tǒng)中。因此，本系

10、統(tǒng)設置了底層和頂層兩個環(huán)形網(wǎng)絡。采用兩個完全獨立的環(huán)網(wǎng)，除了增強系統(tǒng)的獨立、安全、可靠性外，也對網(wǎng)絡負荷進行了分流，對網(wǎng)絡上設備的屬性進行了統(tǒng)一劃分。頂層網(wǎng)絡連接的設備為信號刷新速率較低的設備（如：潮位遙報儀、DGPS、電羅經(jīng)、雷達等）、響應速度要求較低的指令設備（如：HMI人機界面工作站、歷史數(shù)據(jù)分析工作站等）。底層網(wǎng)絡連接各臺控制PLC，為保證通信速度和網(wǎng)絡安全穩(wěn)定，PMS系統(tǒng)、AMS系統(tǒng)、主機和CPP控制系統(tǒng)之間通過底層網(wǎng)絡相連，不通過上網(wǎng)機轉發(fā)任何信號。上下兩層網(wǎng)絡通過高性能的服務器進行數(shù)據(jù)橋接。全船網(wǎng)絡系統(tǒng)，主干網(wǎng)絡采用具有冗余功能的環(huán)形光纖網(wǎng)絡，分支采用屏蔽超5類雙絞線。網(wǎng)絡交換機

11、系統(tǒng)為1000Mb以太網(wǎng)。包含了：兩個具有冗余功能的環(huán)形光纖網(wǎng)絡（SCADA）、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡、AMS網(wǎng)絡、辦公自動化。圖2-1 自航耙吸挖泥船網(wǎng)絡結構簡圖光纖環(huán)網(wǎng)為整個控制系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈接；管理網(wǎng)絡提供了船舶管理系統(tǒng)的工作平臺，并與控制系統(tǒng)聯(lián)結；辦公網(wǎng)提供船上辦公自動化功能?？刂凭W(wǎng)絡與管理網(wǎng)絡、辦公自動化網(wǎng)絡通過防火墻進行隔離，劃分在不同的網(wǎng)段，在提高船舶管理自動化水平的同時，保障了控制網(wǎng)絡的安全。2.2 數(shù)據(jù)傳輸本系統(tǒng)是一個基于數(shù)據(jù)庫控制的系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構采用開放式的結構，可綜合全船的控制系統(tǒng)，并通過OPC進行數(shù)據(jù)交換。可采集與控制的系統(tǒng)包括了：液壓疏浚系統(tǒng)PLC、疏浚儀器儀表

12、信號、泥泵控制PLC系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、AMS機艙報警系統(tǒng)等。通過數(shù)據(jù)庫，使全船的傳感器對上層完全透明，上層對底層的執(zhí)行機構也完全可控。系統(tǒng)配置了3臺服務器，3臺服務器均通過兩個以太網(wǎng)接口，與上下兩個環(huán)網(wǎng)連接。圖2-2 OPC通訊PLC數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡接口，進入數(shù)據(jù)服務器，并通過接口程序采集進實時數(shù)據(jù)庫；服務器通過接口程序將實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)經(jīng)環(huán)網(wǎng)向全船工作站提供數(shù)據(jù)。PLC網(wǎng)絡接口可與PLC進行直接通訊。工作站發(fā)出的指令，通過網(wǎng)絡寫入服務器實時數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)服務器經(jīng)網(wǎng)絡，將實時數(shù)據(jù)庫內容通過接口程序，向PLC提供數(shù)據(jù)。全船在同一個時間周期內，實時數(shù)據(jù)庫是唯一的，因而保證了所有工作站、PLC所面對的對象狀

13、態(tài)是唯一的。本系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫刷新周期為1秒。實時數(shù)據(jù)庫每刷新一次，就將數(shù)據(jù)存儲于歷史數(shù)據(jù)庫。因此，本系統(tǒng)可通過歷史查詢的方式，查詢歷史操作。3臺服務器中，2臺為互為熱冗余備用的數(shù)據(jù)服務器，1臺兼歷史數(shù)據(jù)服務器。當1臺數(shù)據(jù)服務器出現(xiàn)故障時，另1臺備用服務器自動投入，以保證不間斷地向全船的工作站及PLC系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)的采集與分配。在任何一個時刻，只有一臺服務器向工作站及PLC發(fā)送指令，以保證數(shù)據(jù)的唯一。歷史服務器專門用于存儲船舶的各種數(shù)據(jù)，并為其他非實時工作站軟件提供分析數(shù)據(jù)并處理報表。系統(tǒng)所有工作站，均通過服務器獲取或發(fā)送數(shù)據(jù)。每臺工作站均為標準的通用型計算機，通過不同的應用軟件的切換以完成不

14、同的工作。系統(tǒng)中，需要快速反應的現(xiàn)場控制數(shù)據(jù)，由各自不同的PLC在底層單獨完成。PLC與PLC之間的協(xié)調，不經(jīng)由服務器。系統(tǒng)的安全連鎖功能，不經(jīng)由服務器、工作站處理，但這些數(shù)據(jù)均能反應在服務器的數(shù)據(jù)庫內，并可通過工作站進行顯示。2.3綜述本船包含一套完整的PLC系統(tǒng)，用于推進、電站、挖泥和液壓系統(tǒng)控制。PLC軟件儲存在PLC的程序存儲卡內。PLC內部的CPU供電采用AC220V-DC24V雙路供電，驅動回路嚴格按照模塊、輸入回路、輸出回路進行供電。PLC采用SIEMENS公司的S7系列PLC，所有的PLC通過帶有冗余功能的光纖環(huán)網(wǎng)與服務器及相鄰的PLC連接。接入PLC 的模擬量信號，均為4-2

15、0mA信號。三、PLC間的以太網(wǎng)通訊3.1 PLC 300硬件組態(tài)圖3-1 PLC2的硬件組態(tài)挖泥船系統(tǒng)采用CPU 416-2 DP的PLC 加入了IM460-0的以太網(wǎng)通訊模塊用于數(shù)據(jù)的傳送以及接收使用。 3.2 多臺PLC之間數(shù)據(jù)傳送的實現(xiàn)3.2.1 step7通訊塊簡介及功能因為有的數(shù)據(jù)需要不同的PLC所提供。在STEP7中，S7通訊需要調用功能塊sfb或fb，最大通訊數(shù)據(jù)可以達到64KB。其中通訊功能塊如表3-2功能塊功能描述SFB8/9FB8/9USENDURCV無確認的高速數(shù)據(jù)傳輸，不考慮通信接收方的通信處理時間，因而有可能會覆蓋接收方數(shù)據(jù)SFB12/13FB12/13BSENDB

16、RCV保證數(shù)據(jù)安全性的數(shù)據(jù)傳輸，當接收方確認收到后，傳輸才完成SFB14/15FB14/15GETPUT讀，寫通訊對方的數(shù)據(jù)而無需對方變成表 3-23.2.2 SFB12/13功能本系統(tǒng)使用的是穩(wěn)定性準確率最高的SFB12/13的數(shù)據(jù)傳輸塊，確保數(shù)據(jù)傳送的安全性可靠性。SFB12（如圖3-3）描述：在調用塊之后，當在控制輸入REQ上有上升沿時，發(fā)送作業(yè)被激活。發(fā)送用戶存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)與處理用戶程序是異步執(zhí)行的。由SD_1指定起始地址和要發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長度?？梢酝ㄟ^LEN來確定數(shù)據(jù)域的作業(yè)指定長度。在這種情況下，LEN替換SD_1的長度區(qū)域。參數(shù)R_ID必須在相應的兩個SFB/FB上完全相同。如果

17、在控制輸入R處有上升沿，則當前數(shù)據(jù)傳送 圖 3-3將被取消。 如果傳送成功完成，則通過將狀態(tài)參數(shù)DONE的數(shù)值設置為1來進行指示。如果狀態(tài)參數(shù)DONE或ERROR的數(shù)值為1，則在前一個發(fā)送處理結束之前，不能處理新的發(fā)送作業(yè)。由于是異步數(shù)據(jù)傳送，所以只有在通過調用伙伴SFB/FB而檢索到前一個數(shù)據(jù)時，新傳送才能啟動。在數(shù)據(jù)被檢索到之前，當調用SFB/FBBSEND時，將給出狀態(tài)值7 (參見表3-4)參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型儲存器描述REQINPUTBOOLI.Q.M.D.L使能端上升沿有效RINPUTBOOLI.D.M.D.L.常數(shù)復位端上升沿觸發(fā)IDINPUTWORDM.D常數(shù)尋址IDR_IDINPU

18、TDWORDI.Q.M.D.L.常數(shù)尋址參數(shù)R_IDDONEOUTPUTBOOLI.Q.M.D.L校驗位。輸出0：作業(yè)還未起動或者仍然在運行輸出1代表作業(yè)已經(jīng)無錯的執(zhí)行完畢ERROROUTPUTBOOLI.Q.M.D.L錯誤顯示0STATUSOUTPUTWORDI.Q.M.D.L顯示出錯詳細信息SD_1IN_OUTANYM.D指針。指向發(fā)送區(qū)LENIN_OUTWORDI.Q.M.D.L定義要發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)表 3-4SFB13（如圖3-5）描述：SFB/FB 13BRCV接收來自類型為BSEND的遠程伙伴SFB/FB的數(shù)據(jù)。在收到每個數(shù)據(jù)段后，向伙伴SFB/FB發(fā)送一個確認幀，同時更新LEN參數(shù)

19、。圖 3-5在塊調用完畢，并且在控制輸入EN_R數(shù)值為1之后，塊準備接收數(shù)據(jù)。可以通過EN_R=0來取消一個已激活的作業(yè)。由RD_1指定起始地址和接收區(qū)的最大長度。由LEN指示已接收數(shù)據(jù)域的長度。S7-300：在EN_R的每個上升沿處應用參數(shù)R_ID、ID和RD_1。在每個作業(yè)結束之后，可以給R_ID、ID和RD_1參數(shù)分配新數(shù)值。為了進行分段數(shù)據(jù)的傳送，必須在用戶程序中周期性地調用塊參數(shù)R_ID必須在相應的兩個SFB/FB上完全相同。通過狀態(tài)參數(shù)NDR的數(shù)值為1來指示所有數(shù)據(jù)段的無錯接收。接收到的數(shù)據(jù)保持不變，直到通過EN_R=1來重新調用SFB/FB 13為止。如果在數(shù)據(jù)的異步接收期間調用

20、塊，則將引發(fā)一個警告，該警告通過STATUS參數(shù)輸出；如果當控制輸入EN_R數(shù)值為0時進行調用，則接收將被終止，并且SFB/FB將返回到它的初始狀態(tài)。參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型儲存器描述EN_RINPUTBOOLI.Q.M.D.L常數(shù) 使能端上升沿有效.通知準備接收IDINPUTWORDM.D常數(shù)尋址IDR_IDINPUTDWORDI.Q.M.D.L.常數(shù)尋址參數(shù)R_IDNDROUTPUTBOOLI.Q.M.D.L校驗位。輸出0：作業(yè)還未起動或者仍然在運行輸出1代表作業(yè)已經(jīng)無錯的執(zhí)行完畢ERROROUTPUTBOOLI.Q.M.D.L錯誤顯示0STATUSOUTPUTWORDI.Q.M.D.L顯示出錯詳

21、細信息RD_1IN_OUTANYM.D指針。指向接收區(qū)LENIN_OUTWORDI.Q.M.D.L定義要接收的數(shù)據(jù)字節(jié)表3-63.2.3 PLC間傳送數(shù)據(jù)程序塊在西門子中可以自己定義時鐘特殊寄存器。如圖3-7圖3-7根據(jù)圖3-7可以看出程序使用了時鐘存儲器且定義字節(jié)為0。在程序中可以直接使用該字節(jié)來發(fā)出一個定時脈沖。周期持續(xù)時間見圖3-8圖3-8圖3-9 中左邊是PLC1發(fā)送方以太網(wǎng)通訊塊程序。右邊是PLC2接收方以太網(wǎng)通訊塊程序圖3-10中左邊是PLC3發(fā)送方以太網(wǎng)通訊塊程序。右邊是PLC2接收方以太網(wǎng)通訊塊程序圖3-9圖3-10參數(shù)R_ID必須在相應的兩個SFB/FB上完全相同，才可以相互

22、傳遞數(shù)據(jù)。通過程序可以實現(xiàn)由plc1發(fā)送方的DB10.DBX0.0開始150個字節(jié)傳送到PLC2接收模塊DB11.DBX0.0開始的150個字節(jié)。由PLC2發(fā)送方的DB10.DBX0.0開始150個字節(jié)傳送到PLC1接收模塊DB11.DBX0.0開始的150個字節(jié)。由plc3發(fā)送方的DB14.DBX0.0開始150個字節(jié)傳送到PLC2接收模塊DB15.DBX0.0開始的150個字節(jié)。由PLC2發(fā)送方的DB14.DBX0.0開始150個字節(jié)傳送到PLC3接收模塊DB15.DBX0.0開始的150個字節(jié)。因為M0.0以被定義為每0.1秒發(fā)出一個脈沖。因此PLC一得電。數(shù)據(jù)將會每0.1秒刷新一次。由

23、此實現(xiàn)PLC間的數(shù)據(jù)傳輸，需要傳遞數(shù)據(jù)的時候只要把要傳遞的數(shù)據(jù)先傳遞到相應的DB塊中數(shù)據(jù)就可以傳送到相應的PLC。然后接收方的PLC可以把其他PLC的數(shù)據(jù)用在本地了。并且程序每一個PLC都有一個ERROR的報錯位。用于程序傳遞不成功的時候報錯；可以通過WINCC組態(tài)軟件告訴使用者。幾時處理，提高安全性能。四、泥門的驅動方式及泥門的打開條件4.1液壓原理及控制方式4.1.2液壓的定義液壓就是通過液壓油（具體根據(jù)實際情況定）來傳遞壓力的裝置。一個完整的液壓系統(tǒng)五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。液壓由于其傳動力量大，易于傳遞及配置，在工業(yè)、民用行業(yè)應用廣泛。液壓系統(tǒng)的執(zhí)

24、行元件液壓缸和液壓馬達的作用是將液體的壓力能轉換成機械能，而獲得需要的直線往復運動或回轉運動。4.1.2液壓的原理它是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機”；充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓力傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。設小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對液體的壓強為P=F1/SI，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”。大活塞所受到的壓強必然也等于P。若大活塞的橫截面積是S2，壓強P在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力F2=PxS2，截面積是

25、小活塞橫截面積的倍數(shù)。從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。4.1.3電磁閥定義 電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節(jié)閥等。 圖 4-1 電磁閥 4.1.4電磁閥原理電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引

26、到哪邊，通過控制閥體的移動來擋住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。4.2 泥門的液壓管路Plc不能直接驅動液壓泥門開關。只能通過控制泥門液壓油管路上的電磁閥來控制液壓油流向從而控制泥門動作。因此本系統(tǒng)也是控制電磁閥的動作從而實現(xiàn)控制泥門開關。（泥門液壓油路管道圖見附錄一）4.2.1小泥門打開過程如右圖。小泥門的液壓管道圖。通過控制圖中的三位四通換向閥來打開或關閉小泥門。具體動作如下：P為進油口T為回油口，液壓油從P口流進管道，經(jīng)過三位四通換向

27、閥。靜止狀態(tài)下液壓油不能進入液壓缸，所以不能推動泥門運動。一旦A電磁閥得電，則P端與B端接通。液壓油流向有桿腔，使得油缸活塞桿向里推進。如果B電磁閥得電。則P端與A端接通。液壓油流進無桿腔。導致油缸活塞向外推進。當A電磁閥得電。油缸活塞向外運動。當B電磁閥得電。油缸活塞箱內運動。圖4-2五. 大泥門組態(tài)畫面操作及預置條件 5.1大泥門本章描述的是wincc組態(tài)界面與大泥門之間的關系描述本節(jié)描述了大泥門的控制。相關界面: 大泥門的操作在wincc的大泥門界面：“大泥門的控制”上反映。并提供以下的狀態(tài)信息：大泥門位置在大泥門圖形符號上方或下方分別顯示每一個大泥門的開閉百分比及實際行程值。1) 大泥

28、門 綠色圈。開度用綠色圓圈面積有關2) 壓力所使用的液壓泵的壓力顯示3) 功能鍵 可以遠程操作控制泥門4) 狀態(tài)條5.1.1泥門本節(jié)描述的是大泥門的控制。本船安裝有8個液壓油缸驅動的大泥門，用于從船體底部進行拋泥。大泥門分為3組操作，每一組可以具體操作。5.1.2操作位置泥門操作僅能在wincc的大泥門控制界面上進行。5.1.3組合控制起動和停止條件組合控制起動條件：1) 液壓系統(tǒng)可用M2700.2（來自plc3的I0.4:右舷彎管絞車現(xiàn)場控制 /I0.7：右舷彎管絞車現(xiàn)場控制下降指令/I2.0右舷彎管絞車沖頂限位傳感器/I2.7 右舷吸口到位傳感器共同控制 ）2) 在任何一組大泥門中，未禁用

29、該組的全部泥門3) 組合控制激活4) 航行控制臺上泥門緊急打開沒有動作 M2700.15) 允許向下一開度打開（淺水拋泥模式）組合控制不允許條件：1) 液壓系統(tǒng)不可用M2700.22) 如果有任何一組泥門全部被禁用3) 組合控制沒有激活 M301.16) 航行控制臺上緊急打開泥門動作M2700.1泥門全關條件：1) 液壓系統(tǒng)可用2) 所有泥門沒有被屏蔽3) 組合控制激活4) 航行控制臺上緊急開泥門沒有動作單獨控制起動條件：1) 液壓系統(tǒng)可用 M2714.6（來自plc3的I0.4:右舷彎管絞車現(xiàn)場控制 和I0.7：右舷彎管絞車現(xiàn)場控制下降指令）2) 受控泥門沒有被屏蔽3) 單獨控制激活（激活按

30、扭為綠色）M301.0(包含以下條件)1）大泥門單控使能M139.0(變量連到WINCC通過WINCC控制)2）航天控制太緊急打開沒有激活（M2700.1）3）群控狀態(tài)沒有激活4) 組合控制沒有激活5) 航行控制臺上應急開泥門按鈕沒有動作M2700.1（來自plc1的I8.0）單獨控制停止條件：1) 液壓系統(tǒng)不可用M2714.62) 受控泥門被屏蔽3) 單獨控制沒有激活 M301.04) 組合控制激活5) 航行控制臺上緊急開泥門動作M2700.15.2控制相關界面: 403, 404, 405 泥門可以通過wincc進行遙控控制。通過組合控制定義兩種拋泥模式 。一種模式是在淺水區(qū)域使用的安全模

31、式，另一種模式是在深水區(qū)域使用。如果泥門在關閉位置，泥門油缸可以通過一個機械裝置鎖緊，該機械鎖緊裝置的操作須通過手動方式。同時在wincc界面上，人為屏蔽該泥門操作。如果泥門組合控制“激活”按鈕按下，按鈕顏色變綠色。同時組合控制的條件也吻合，組合控制“開啟”和“關閉”功能鍵上的狀態(tài)條將變成綠色，但是如果在三分鐘內沒有組合控制命令下達，組合控制激活將自動消失。當開啟指令發(fā)出，受控泥門將根據(jù)所選擇的打開模式全部打開。泥門分3組，可同時打開。當受控泥門全部打開時，“開啟”按鈕將變成綠色，表示已開啟。當所有的停止限位激活時，停止按鈕將變成綠色，表示已關。5.2.1模式選擇在組合控制狀態(tài)下可以選擇兩種大

32、泥門打開模式：淺水模式、正常模式。在條件滿足的前提下，打開“淺水拋泥”界面，可選兩種模式?？梢酝ㄟ^兩個按鈕選擇，但是系統(tǒng)默認的拋泥方式是淺水拋泥。選擇“正常”模式的條件1) 沒有條件限制選擇“淺水”的條件1) 所有泥門處于關閉狀態(tài)如果條件滿足，“拋泥模式”狀態(tài)條變成淺藍色。如果選擇一個拋泥模式，則該模式的按鈕變成綠色。5.22淺水模式在淺水區(qū)域當船底部接近海底時打開泥門是非常危險的。所以在PLC程序里設定會按照實際吃水深度來控制開度。這個可以通過IHDCS的SCADA界面“泥門組控”、“泥門單獨控制”進行操作。深度I是一個設定值，當船舶的吃水減小到這個設定值時。泥門將只能打開到這個設定值。當條

33、件允許，通過開啟按鈕，左右泥門將打開到深度I這個設定值。當所有泥門的開度到達了深度I或者中途操作員按下了停止按鈕，泥門的打開命令將取消。第二個深度，深度II也是一個設定值。如果當船舶吃水減小了這一數(shù)值時。當條件滿足，操作員再次按下開啟按鈕，所有泥門打開到深度II。第三個值深度III是一個固定值，就是泥門油缸的全行程。當船舶的吃水減少了這一值時，如果操作員按下開啟按鈕，泥門則全部打開到最大位置。深度設定只有在“淺水模式”下適用。DLM把船舶的艏吃水和艉吃水數(shù)據(jù)輸送給PLC,每一組泥門的深度由PLC計算，如果所有的泥門可開啟的深度到達，則PLC控制所有的泥門開啟到設定的深度。設定值I、設定值II可

34、以通過SCADA界面進行設置，修改設定操作受密碼保護。5.2.3正常拋泥模式正常拋泥的操作模式與淺水拋泥模式一樣，只不過沒有深度限制和等待位置。每一組泥門的每一個泥門直接開啟到全開位置，其間僅受到液壓系統(tǒng)流量和機械阻力的影響。停止泥門在疏浚控制臺上的SCADA界面上按下停止按鈕，則可停止泥門的動作。關閉泥門疏?？刂婆_發(fā)出關閉命令后，所有泥門將關閉。在關閉過程中，鎖緊泵必須旁通。當泥門達到關閉限位開關或泥門行程傳感器小于3%時，泥門停止關閉，這個狀態(tài)在泥門狀態(tài)條中有所反映。當最后一個泥門到達“關閉”位置時，關閉泥門的操作結束。當所有泥門接近關閉時，D旁通或E旁通電磁閥不激勵，從而使主鎖緊泵投入油

35、路中，進行鎖緊操作。在IHDCS中，可以選擇鎖緊泵的高壓或者低壓鎖緊。如果選擇了低壓鎖緊，泥門關閉壓力在80bar。如果選擇了高壓鎖緊，泥門關閉壓力在220bar。電磁閥的控制是通過PLC進行的，在PLC程序中反映。5.2.4泥門單獨控制泥門單獨控制必須激活“大泥門單控”按鈕。如果在三分鐘內沒有操作命令，激活將自動失效。再次激活也是一樣在三分鐘后失效。在單獨控制的界面里，所有泥門可以單獨控制。單獨控制有三種操作。打開、關閉、屏蔽、為了可以修理或者保養(yǎng)油缸，在單獨控制條中，可以通過屏蔽按鈕屏蔽油缸的操作。如果選擇了屏蔽功能，該油缸將不能打開，如果泥門沒有被關閉可以進行關閉操作。屏蔽功能只有在油缸

36、沒有動作時選擇。如果一個泥門被屏蔽，而此時關閉限位開關沒有到位，停止電磁閥被激勵。如果關閉限位開關到位，所有電磁閥將不被激勵。電磁閥的控制是通過PLC進行的，在PLC程序中反映。每一個大泥門有自己獨立的手動閥/電磁閥組。電磁閥與PLC連接。每一個大泥門油缸有一個連續(xù)的行程指示傳感器，并與PLC連接。每個大泥門油缸裝有一個關閉限位開關，以檢測大泥門接近關閉。六. 小泥門組態(tài)畫面操作及預置條件6.1 小泥門小泥門與大泥門基本一致小泥門共有兩種控制方法,半自動控制,單獨控制。6.1.1單獨控制的條件：1)液壓系統(tǒng)可用M2592.02)單獨控制激活按鈕激活 M18.03)該泥門沒有屏蔽6.1.2半自動

37、啟動條件：1) 疏浚閘閥設置在左泥泵吹填、右泥泵吹填或者串聯(lián)吹填液壓系統(tǒng)可用M2592.02) 小泥門不處在手動單獨操作模式中3) 左舷、右舷或者兩舷小泥門選擇了順序控制 M138.4M138.66.2操作小泥門系統(tǒng)用于自泥艙至岸上的卸泥。泥艙被劃分成7個部分，每個部分包含下列設備：1) 左舷小泥門2) 右舷小泥門3) 高壓沖水閥4) 左/右小泥門連接抽艙泥管。抽艙泥管與抽艙引水閘閥相連。5) 抽艙閘閥連接抽艙泥管、左泥泵和右泥泵的吸口。 6) 小泥門和高壓沖水蝶閥的控制，既可以手動單獨控制，也可以順序控制（半自動）。7) 在每個小泥門油缸上安裝有模擬量的位置指示傳感器。每一個小泥門的位置可以

38、在SCADA系統(tǒng)的界面上顯示。6.2.1手動單獨控制手動單獨控制必須激活wincc界面上的“使能”按鈕。如果在3分鐘內沒有操作，使能按鈕將失效。再次激活次按鈕，如果3分鐘依然沒有操作，將再次失效。在wincc的“小泥門控制”界面，當進行了選擇后，一個新的界面將在屏幕的下邊出現(xiàn)。但按下“開啟”，小泥門將按照設定的開度打開到設定位置，根據(jù)設定，每次按下，小泥門均被打開20%。當按下“關閉”，小泥門將全部關閉。每一組小泥門均可以手動單獨控制。當小泥門手動單獨控制時，半自動控制被抑制，只有當手動單獨控制結束后，半自動控制才能進行。6.2.2半自動控制的自卸步驟左舷：2 1 3 4 5 6 7 右舷：2

39、 1 3 4 5 6 7 當所有的起動條件滿足，在“順序卸泥”控制按鈕上的使能區(qū)域將變成“淺藍色”。在wincc的“小泥門控制”界面上，有2個按鈕（左舷）和（右舷），通過這兩個按鈕，可以選擇左舷、右舷或者左/右舷卸泥。默認選擇是兩舷同時卸泥。當選擇一側卸泥，相對應的按鈕變成綠色。半自動控制只操作選定的小泥門。6.2.3半自動控制打開小泥門在半自動控制下，小泥門分5步打開（20%、40%、60%、80%、100%）為了能半自動打開小泥門，在“小泥門控制”界面里有一個“開啟”按鈕。這個按鈕只有在自動控制模式被選擇了才能激活，并且只按照所選的兩側進行操作。每次按下“開啟”按鈕，IHDCS按照開啟次序確定打開哪個泥門。小泥門的開啟過程里面，包含了下列的動作步驟：如果沒有泥門動作，在次序中的最前一個泥門動作如果正在動作的泥門全部開啟，則下一個泥門為動作泥門。當正在動作的泥門不是全部打開，該泥門將打開倒下一個開度。6.2.4半自動關閉小泥門為了能半自動關閉小泥門，在“小