?？飘厴I(yè)設計論文

1、?？飘厴I(yè)設計（論文）設計題目： 基于PLC控制的船舶輪機員安全報警系統(tǒng)系 部：輪機學院專業(yè)：輪機工程技術班級：0684班姓 名： 張博 學 號：2006136125指導教師：職稱 講師2009年6月 南京摘要二十世紀九十年代以來，計算機的不斷發(fā)展引發(fā)了各個領域的革命性變革。航運界也受其影響，使得現代航運對船舶自動化程度和信息集成程度的要求也越來越高。為了適應現代自動化機艙的要求，PLC控制逐漸取代繼電接觸器控制成為船舶機艙控制的主要環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)更加安全、迅速、可靠。船舶在正常航行過程中，機艙出現故障經常需要輪機員下去對主機，輔機等設備進行維修和保養(yǎng)， 由于現在大多數船舶采用的是無人機艙的模

2、式，所以在機艙工作的數量就很少。 故而當輪機員進入機艙工作就需要有可靠的監(jiān)測報警系統(tǒng)，傳統(tǒng)的繼電器控制的輪機員安全報警器，雖說能夠提供報警但是其容易發(fā)生故障且不易被察覺。然而采用PLC控制這能使輪機員報警系統(tǒng)的安全系數大大的提高，從而使輪機員的工作更加安全可靠。上述設計滿足了2006 鋼質海船建造入級規(guī)范的迅速、實時、可靠、直觀等要求。所以用 PLC控制輪機員報警器就能夠使輪機員在機艙工作地安全系數得到大大的提高關鍵詞 ： 船舶輪機員安全監(jiān)視報警系統(tǒng)PLC 繼電器控制AbstractSince the 1990s, the computer has developed unceasingly

3、has initiated each domain revolutionary transformation. The shipping interest also receives its influence, causes the modern shipping is also getting higher and higher to the ships automaticity and the information integration degree request. In order to adapt the modern automation engine room reques

4、t, the PLC control substitutes gradually following the electrical pick-off control into ships engine room control key link, causes the control system to be safer, to be rapid, is reliable. The ships in the normal navigation process, the engine room present the breakdown to need the marine engineer t

5、o get down frequently to the main engine, equipment and so on auxiliary engine to carry on the service and the maintenance, what because the present majority ships use is the unmanned engine room pattern, therefore are very few in engine room works quantity. Therefore works as the marine engineer en

6、ters the engine room work to need to have the reliable monitor alarm system, the traditional black-white control marine engineer safety alarm apparatus, although can provide the warning, but it easy to break down and was realized not easily. However uses PLC to control this to be able to cause the m

7、arine engineer alarm systems safety coefficient big enhancement, thus causes marine engineers work to be safer reliably. The above design has satisfied 2006 Steel Sea boats Construct Into Level Standard rapidly, real-time, reliable, direct-viewing and so on requests. Therefore controls the marine en

8、gineer alarm apparatus with PLCto be able to enable the marine engineer to have the big enhancement in the engine room job site safety coefficientKeywords Engineers to monitor the ship security alarm system control PLC relay1 引言 12 工作原理 22.1 系統(tǒng)的基本組成 22.2 工作原理及過程 23 PLC 簡介及程序設計 33.1 PLC 簡介： 33.2 PLC控

9、制的船舶輪機員安全報警系統(tǒng)設計 33.3 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)程序 53.4 PLC接線圖 63.5 I/O 接線列表 74 、 PLC 控制的輪機員安全報警系統(tǒng)與繼電器控制的輪機員報警系統(tǒng)的比較 74.1 繼電器接觸器控制的缺點 74.2 PLC控制的的優(yōu)點 8結 論 9致 謝 10參考文獻 111引言隨著船舶建造水平的發(fā)展，大量高科技設備得到應用，使得很多設備的運行 已不再需要人工看護和操作，出現了無人機艙或一人機艙，人們只需要在必要的 時候對機艙設備進行巡檢就可以了。因此，為了保證輪機員的安全，產生了輪機員安全報警系統(tǒng)。當輪機員下機 艙工作前，開通此系統(tǒng)就可以保證輪機員安全地工

10、作。 如果在工作期間出現了人 身傷害，不能在固定時間內將本系統(tǒng)復位時， 本系統(tǒng)會發(fā)出警報，報警信號送至 機艙延伸報警燈柱和機艙報警檢測系統(tǒng)。機艙報警檢測系統(tǒng)又會將此報警送至延伸報警系統(tǒng)，再送至駕駛室及相關船 員房間以及公共場所，提醒大家進入機艙救人。值班輪機員能夠在固定的時間內復位本系統(tǒng)， 則本系統(tǒng)將重新報警計時，直 至輪機員安全離開機艙關閉本系統(tǒng)時，本系統(tǒng)才不再進行報警計時。該系統(tǒng)的采 用大大的提高了輪機員的人身安全系數，有的船廠將其稱為死人報警。啟動，停止按鈕箱t-iIF停止K設定 司 271nmKT設定 時間3min 811去機艙監(jiān)測報警KMt、一 去機艙監(jiān)測報警圖1傳統(tǒng)輪機員安全報警系

11、統(tǒng)（繼電器接觸器控制）2 工作原理由于每個廠家的原理圖有所不同，但都是大同小異，在這里我只以上面的一種電路圖為例進行討論。2.1 系統(tǒng)的基本組成該系統(tǒng)主要由控制回路（都安置在集控臺內），啟動停止按鈕箱（每個機艙的入口位置）和復位按鈕箱（在機艙的報警燈柱還機艙報警檢測的樓梯口）等。2.2 工作原理及過程如圖1在控制回路中的K2旋轉開關和機艙入口位置的啟動停止按鈕， 它們的 關系是并聯的，都可以對本系統(tǒng)進行啟動和停止的操作，當啟動按鈕按下時，繼電器KM動作。KM繼電器經KM繼電器的常閉觸點（1、9）和KM繼電器的常開 觸點（5、 9）閉合而動作。并經自身的觸點KM1（5、 ,9） 自保。啟動/停止

12、按鈕箱的指示燈H由于KM繼電器的觸點（6、10）閉合，并經KM繼電器的常閉觸點（8, 11）供電燈亮，表示系統(tǒng)開始工作。同時 KM1繼電器的觸點（7.11）閉合，使控 制板上的指示燈H2也得電燈亮。此時，時間繼電器 KT1進KM8繼電器的常閉觸 點（1, 9）得電開始延時。當延時到設定的時間，時間繼電器 KT1動作，它的延 時閉合觸點（1,3）閉合，使繼電器KM5,KM儕口時小8電器KT2線圈得電，KM6 繼電器的常閉觸點（8， 11）斷開，切斷遙控啟動/停止按鈕箱上的指示燈H1 的電源；指示燈熄滅。KM5繼電器的常開觸點（8, 11）閉合，將信號傳送至機艙 的延伸報警燈柱上，整個機艙出現聲光

13、報警，并且KM鄲電器的觸點使報警燈柱 板鳴音器發(fā)出聲音。假如工作人員在3min 沒有復位或者停止該系統(tǒng)工作那么時間繼電器KT2將延時動作，它的常開觸點（8, 11）閉合，將信號傳至機艙檢測報警系統(tǒng)，機艙檢測報警將報警輸送至延伸報警系統(tǒng)，送到公共場所和值班輪機員的房間中并且通知船員到機艙救人但是如果在KT1 時間繼電器延時過程中，將復位按鈕箱中的復位按鈕按下或者是控制板上的T1 復位按鈕被按下，繼電器 KM8動作，它的常閉觸點（1， 9）斷開，此時時間繼電器KT1 的電源被切斷。當復位按鈕松手后，繼電器KM吩電，它的常閉觸點（1,9）閉合，從而使時間繼電器 KT1 又得電，使系統(tǒng)重新進行報警計時

14、。如果系, 統(tǒng)啟動后的任何時間內，在控制板或者在啟動/停止按鈕箱按下停止按鈕，KM3繼電器得電動作，它的常閉點(1, 9)斷開，切斷KM1繼電器的電源，KM1繼電器的自保點(5, 9)脫開，同 時因為km1的常開觸點(11, 7)斷開，切斷時間繼電器 KT2的電源，控制板上 的指示燈H2熄滅，KM1的常開觸點(6, 10)切斷啟動/停止遙控按鈕箱上的指 示燈 H1 的電源 , 當指示燈熄滅后則表示值班輪機員可以安全的離開機艙.3 PLC 簡介及程序設計3.1 PLC 簡介：PLC即可編程才5制器(Programmable logic Controller ),是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控

15、制裝置。在1987 年國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱 Programmable Logic Controller , 中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算, 順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?！?PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)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

16、儲執(zhí)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。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控 制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?.2 PLC 控制的船舶輪機員安全報警系統(tǒng)設計本輪機員安全報警系統(tǒng)由輪機員安全主控模塊、輪機員安全復位模塊、輪機員安全起/停模塊三部分構成。其中， 一個輪機員安全主控模塊可配置4 個區(qū)域的輪機員安全子系統(tǒng)，每個輪機員安全子系統(tǒng)可配置多個輪機員安全復位模塊和一個輪機員安全子系統(tǒng)起/停模塊。本系統(tǒng)可實現啟動、停止、復位和求救信號的采集、報警定時、預報警和報警輸出等，輪機員安全

17、主控模塊安裝在各機艙艙室內，輪機員安全復位模塊上含有報警燈、復位按鈕、求救按鈕、喇叭等，它被安裝在一個區(qū)域的多個部位，實現輪機員安全監(jiān)控和求救的功能。輪機員安全子系統(tǒng)起 /停模塊上含有電源指示燈、起/停按鈕、聲光報警等，它被安裝在一個區(qū)域的入口處，實現輪機員安全監(jiān)控子系統(tǒng)的運行和停止運行等功能。 系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。當船員進入機 艙內開啟起停模塊上的起停開關后，系統(tǒng)初始化后進入正常工作狀態(tài)，計時器開 始計時，到達預報警指定時間時開啟預報警， 復位模塊聲光報警啟動，此時計時 器繼續(xù)計時。若船員按下復位鍵，報警取消，計時器重新計時；如果復位沒有按 下且已經到達事故報警指定時間則開啟事故報警，起

18、停模塊聲光報警啟動。圖13.3 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)程序Q0.1I0.1I0.3Q0.1Q1.1Q0.0Q0.0Q0.6I-Q0.4卜Q1.1I0.2I0.4圖2系統(tǒng)程序圖T37 1 IN+ 16200_ PTQ0.23.4 PLC接線圖SB1轉換開關SB2SB3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6PLCQ0.7Q01.0Q1.1Q1.2L+L-KM1KM2H1KM6KM9KM8KM5機艙延伸報警燈柱機艙檢測報警KM3220V圖3 PLC接線圖3.5 I/O 接線列表I0.0SB1 復位按鈕I0.3啟動按鈕I0.1I0.2轉換開關K2I0.4停止按鈕Q0.0KM1

19、Q0.7機艙報警燈柱Q0.1KM2Q1.0機艙檢測報警Q0.2H1Q1.1KM3Q0.3KM5Q1.2H2Q0.6KM84 、 PLC 控制的輪機員安全報警系統(tǒng)與繼電器控制的輪機員報警系統(tǒng)的比較4.1 繼電器接觸器控制的缺點對于傳統(tǒng)繼電控制的機艙輪機員安全報警系統(tǒng)，由于采用的是機械式的控制元件，所以存在許多的缺點。而對于現在的船舶其自動化程度越來越高對控制系統(tǒng)的精確度和安全系數的要求就要更高。（ 1）傳統(tǒng)的繼電控制的輪機員安全報警系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能較為困難。（ 2

20、）繼電器的觸點數量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。（ 3）繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現控制，工作頻率低，機械觸點還會出現抖動問題。電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制， 時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。 由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。4.2 PLC 控制的的優(yōu)點(1) 采用PLC空制則PLC5用了計算機技術

21、，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLO謂“軟繼電器”實質上是存儲器單元 的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數量是無限的，PLC(統(tǒng)的靈活性和可擴展性好LC勺用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描 接通中， 受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作。(2) PLC勺用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行， 所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序。PLCffi過程序指令控制半導體電路來實現

22、控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時 間在微秒級，且不會出現觸點抖動問題。(3) PLCR用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度 高，定時范圍寬，用戶可根據需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLCM有計數功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數功能。PLC：量的開 關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC5具有自診斷功能， 能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現場調試和維護提供了方便。結論本系統(tǒng)主控制器采用了西門子 S7-200 PLC,其緊湊的結構，良好的擴展性能， 強大的指令功能，利用 485 標準的通信口進

23、行信息傳送, 并自行設計相應接口而組成的船舶機艙巡回監(jiān)測報警系統(tǒng)充分應用了該微型PLC的硬件資源，發(fā)揮了其軟件優(yōu)勢。輸入輸出采用差動方式，提高了抗干擾能力，同時，主機和多臺終端可以全部并聯在一對雙絞線上進行多機通訊，節(jié)省了傳輸線，所以本系統(tǒng)小但功能齊全，穩(wěn)定性好。為用戶帶來極大的方便; 在近兩年的實際運行中未出現故障， 為船舶的安全、可靠的航運起到了非常重要的作用，同時也為航運公司帶來了巨大經濟效益。通過PLC程序的控制使得輪機員安全報警器的工作過程更加 的安全可靠，使得無人機艙技術應用得到更好推廣和發(fā)展。同時利用PLC程序的 控制能夠大大的節(jié)約機械繼電裝置的應用，從而使的輪機員報警器的形狀更加小繼而節(jié)約船舶的空間。這次畢業(yè)論文能