船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文.doc

信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文基于PLC的船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ThedesignofmarinemineengineremotecontrolsystembasedonPLC題目：基于PLC的船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級：2004級學(xué)生姓名：廖錦華指導(dǎo)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(guān)鍵詞1英文摘要、關(guān)鍵詞2引言3第1章緒論41.1船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)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(lǐng)域的作用和地位5第2章遙控系統(tǒng)的原理及應(yīng)用62.1船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的組成62.2遙控系統(tǒng)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(jī)遙控系統(tǒng)的基本功能14第3章遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)163.1PLC的選型與接線圖163.2遙控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)173.2.1設(shè)計(jì)思路173.2.2主程序框圖183.2.3具體程序19結(jié)論22致謝23參考文獻(xiàn)24附錄251基于PLC的船用主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：目前在船舶領(lǐng)域主機(jī)遙控系統(tǒng)技術(shù)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(jī)遙控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)（主柴油機(jī)）遙控系統(tǒng)的功能，遙控的對象為主柴油機(jī)和齒輪箱。主機(jī)是船上的動力產(chǎn)生裝置，通過齒輪箱減速與換向，來帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，從而推動船舶的航行，可實(shí)現(xiàn)人性化的操作。本文充分地利用了歐姆龍CPM1A系列PLC的技術(shù)和優(yōu)勢特點(diǎn)，使系統(tǒng)具有典型的模塊化結(jié)構(gòu)，且經(jīng)濟(jì)性能好、硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠。這樣的設(shè)計(jì)解決了當(dāng)前主機(jī)遙控系統(tǒng)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(jī)艙自動化程度有所提高。關(guān)鍵詞：遙控系統(tǒng)PLC船舶主機(jī)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(jī)遙控系統(tǒng)是船舶自動化領(lǐng)域的一個重要組成部分，遙控系統(tǒng)主要完成主機(jī)調(diào)速與齒輪箱換向,目前主機(jī)遙控系統(tǒng)技術(shù)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(jī)遙控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)（主柴油機(jī)）遙控系統(tǒng)的功能，遙控的對象為主柴油機(jī)和齒輪箱，主機(jī)是船上的動力產(chǎn)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(shí)現(xiàn)齒輪箱正轉(zhuǎn)、空、倒轉(zhuǎn)），來帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，從而推動船舶的航行，可實(shí)現(xiàn)人性化的操作。采用的控制方案根據(jù)主機(jī)功率大小、控制精度的不同而不同，齒輪箱一般與主機(jī)配套使用。第一種是主機(jī)功率較小的，一般采用機(jī)械軟軸或電子軟軸來實(shí)現(xiàn)主機(jī)調(diào)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(jī)械軟軸分別連接到機(jī)艙中的主機(jī)與齒輪箱上，如果船體較長，可先把控制信號先轉(zhuǎn)化為電信號，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械動作（稱電子軟軸），達(dá)到主機(jī)調(diào)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(jī)功率較大，所配齒輪箱也有所變化，其內(nèi)部有一膜片執(zhí)行器，改變其位置能夠?qū)崿F(xiàn)換向，采用氣控（把氣信號作為控制信號）進(jìn)行主機(jī)調(diào)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(fā)出氣控信號，傳送到機(jī)艙通過機(jī)艙閥箱來控制主機(jī)調(diào)速、齒輪箱換向，但氣控信號具有很大的滯后性，調(diào)節(jié)速度不夠高；電氣控制型是由遙控操縱器發(fā)出電控信號，傳到機(jī)艙通過機(jī)艙閥箱轉(zhuǎn)化為氣控信號來控制主機(jī)調(diào)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(diǎn)。第三種是利用步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)調(diào)速與齒輪箱換向，一般應(yīng)用在控制精度較高的船舶上。本系統(tǒng)屬于電氣控制型，由遙控操縱器發(fā)出電控信號經(jīng)PLC邏輯運(yùn)算控制輸出，再通過機(jī)艙控制箱、機(jī)艙閥箱轉(zhuǎn)換為氣控信號對主機(jī)進(jìn)行調(diào)速和齒輪箱換向。目前國內(nèi)外大型船舶的自動化程度不斷提高，我們可以結(jié)合中小型船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)船舶機(jī)艙條件，充分發(fā)揮PLC的優(yōu)越性，使系統(tǒng)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(jī)遙控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀隨著船舶自動化的發(fā)展，給主機(jī)遙控系統(tǒng)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。主機(jī)遙控技術(shù)發(fā)展到今天，大致經(jīng)過了三代的發(fā)展過程。早期的主機(jī)控制系統(tǒng)是有繼電器來完成控制功能，第二代產(chǎn)品則主要通過中小規(guī)模電子集成電路來完成控制功能，第三代產(chǎn)品則由計(jì)算機(jī)來完成控制功能。八十年代，微機(jī)在機(jī)艙自動化中廣泛推廣應(yīng)用。國外有許多大公司推出定型微機(jī)自動控制系統(tǒng)，批量生產(chǎn)適用于多種機(jī)型。如意大利希帕公司推出的ULP-32微機(jī)自控系統(tǒng)；西門子DIFA系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)；挪康的NORCON系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)，己被我國遠(yuǎn)洋船舶廣泛采用。它通過微機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制，包括主機(jī)起動、停止、前進(jìn)、后退等各種工況，它具有調(diào)速功能，應(yīng)急停車、監(jiān)視報(bào)警、越控等功能。國外對主機(jī)遙控系統(tǒng)的發(fā)展從設(shè)備分散控制、單機(jī)遙控、集中監(jiān)視到運(yùn)用大型電子計(jì)算機(jī)，再向計(jì)算機(jī)小型化發(fā)展，然后微機(jī)在機(jī)艙自動化中廣泛的應(yīng)用。為我國的主機(jī)遙控和機(jī)艙自動化提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)借鑒。我國七十年代開始，有關(guān)專業(yè)制造廠及有關(guān)設(shè)計(jì)院開始研制開發(fā)生產(chǎn)主機(jī)遙控裝置。八十年代初，我國研制成功了微機(jī)、電/氣轉(zhuǎn)換器式的自動控制裝置，并作為發(fā)展重點(diǎn)；1989年推出了國際新一代微機(jī)網(wǎng)絡(luò)型自動控制裝置；技術(shù)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(jìn)口產(chǎn)品，有的自動控制裝置已經(jīng)出口，日益滿足了我國船舶機(jī)艙自動化的要求。目前國內(nèi)主機(jī)遙控裝置的使用情況，主機(jī)遙控裝置大致分為：機(jī)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(jù)齒輪箱換向控制方式的差異，主機(jī)遙控裝置可分為：電控?fù)Q向型，氣控?fù)Q向型，機(jī)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(yīng)用控制系統(tǒng)的指揮中心。2.存儲器:用來存放系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。3.輸入/輸出(1/0)接口:輸入模塊把外部信號轉(zhuǎn)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(nèi)存或中央處理器；輸出模塊把可編程序控制器發(fā)給外部的信號轉(zhuǎn)變成外部能接受的信號，并且傳給外部。54.電源:為PLC和內(nèi)部總線提供電源。5.編程器:是用戶輸入程序指令和對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的裝置，由主機(jī)、鍵盤、顯示終端、打印機(jī)、編程軟件組成?？删幊绦蚩刂破鹘Y(jié)構(gòu)原理如圖1.1:圖1.1可編程控制器結(jié)構(gòu)原理圖1.3可編程序控制器(PLC)在船舶自動化領(lǐng)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(jì)算機(jī)，能用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制功能。一度成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的三大支柱，即工業(yè)機(jī)器人，CAD/CAM，可編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）具有靈活性，成本低，可靠性高，構(gòu)成簡單，使用方便，可維護(hù)性好，模擬調(diào)試和強(qiáng)大的通訊能力能優(yōu)點(diǎn)。PLC結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)，不僅具有很強(qiáng)的邏輯處理功能，同時還具備數(shù)字運(yùn)算、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能，國際造船和海運(yùn)界紛紛開始了PLC在船舶自動化中的應(yīng)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(yīng)用美國德州儀器公司5TI型PLC全面改造了船用透平主鍋爐，