船舶辅助机械的PLC控制系统设计(含CAD梯形图,硬件图)

摘要

随着改革开放的深化和加入WTO ，我国的内外贸易量大幅增长，因而作为外贸货物主要运输工具的船舶也得到飞速发展，船舶的大型化、自动化越来越被市场所需要。作为船舶自动化重要组成部分的船舶辅助机械自动控制系统也因采用高新技术获得新的生命力。

本文研究的工作主要包括五个部分：第一，根据船舶辅锅炉的工作特点，设计PLC在船舶辅锅炉自动控制系统中的应用方案，主要有PLC选型及输入输出点的设计，画出系统控制梯形图并分析工作原理；第二，根据交流三速变极调速起货机的工作要求，确定采用PLC控制的方法，进行控制系统的硬件设计和软件设计，并分析工作原理：第三，设计了PLC在三相异步电动机控制中的应用，给出了控制梯形图、程序及输入、输出接线图；第四，研究了用PLC实现船舶组合起动屏自动控制的方法，进行了系统的电源设计和软件设计，给出系统工作流程图；第五，探讨了船舶机舱监视系统应用PLC的可行性，将继电器报警线路改为用PLC控制报警，给出系统硬件图和软件梯形图，并分析了PLC机的选型、抗干扰和应用PLC的经济效益和社会效益等问题。综合以上船舶辅助机械自动控制系统采用PLC技术的实例分析，可以得出船舶辅助机械自动控制系统不但可以使用PLC技术取代传统的继电器接触器控制技术，而且前者比后者更可靠、更小巧，维护保养更方便的结论，从而为船舶自动化开辟了一条新的路径。

关键词：PLC技术；船舶辅助机械；自动控制系统

 

Abstract

Along with reforming and opening to the outside world deeply and joining the WTO, the measures of domestic and foreign trade are increasing greatly in our country, as the result of the ships as main conveyance tool of the foreign trade goods are developed quickly, the large size and automation of the ships is more and more needed by market. The automatic control system of ship’s auxiliary machinery as the important part of ship automation also acquires the new vitality because of adoption the high new technique. 

The research work of this paper is divided into five parts: The first ,according to the work characteristics of ship’s auxiliary boiler, this paper is to design applied project in the automatic control system of ship’s auxiliary boiler; The second, according to the work request of the cargo winch of alternating three-speed change-pole speed-adjusting, this paper is to determine adopting the method of the PLC control; The third, this paper is to design PLC application in three -phase induction motor control, to give the ladder chart, program and input and output circuit diagram; The fourth, this paper is to research the method of the ship’s combined starting screen automatic control with the PLC; The fifth, this paper is to inquire the possibility of apply the PLC in ship’s engine room surveillance system; According to the comprehensive analysis of above actual example of ship’s auxiliary machinery  automatic system with the technique of PLC; not only can use the technique of PLC to replace traditional relay-contactor control technique in ship’s auxiliary machinery  automatic system, but also can get the conclusion of the former is more dependable and more clever than the latter, the maintenance is more convenient, thus develop a new path for ship automation. 

Keyword: Technique of PLC；ship’s auxiliary machinery；automatic control system

 

交流三速变极调速起货机的PLC控制

 

交流三速起货机在船舶上的应用较为广泛，但其仍然采用传统的继电器控制，系统中的活动触点多，线路复杂，主令控制器工作电流较大，可靠性差，需经常维护保养，且不能提供受操作频率限制的保护措施，直接影响船舶的航行和生产。为了克服继电控制系统的缺陷，采用三菱F-40M编程序控制器对交流三速变极调速起货机控制线路进行改造，除了保留原系统的所有功能外，还增加了故障监视、操作频率限制、起货机运转时间及维修周期显示等，使控制系统的功能和可靠性都得到进一步提高，其性能远优于原继电接触器控制系统。

 

3.1 交流变极调速起货机控制系统的功能要求

 

船舶交流变极调速起货机由于其工作的特殊性，控制系统必须具备如下功能：

(l)启动时，低速绕组先接通电源，而后电磁制动器通电松开，主令控制器手柄任意扳动情况下，不应发生重物自由跌落状态。换挡时电动机必须有一个绕组通电，电磁制动器不能断电，避免发生电动机堵转。

(2)从零档突然扳到高速挡时，能自动控制电动机逐级延时启动，启动时间应小于2s 。

(3)从高速挡突然扳到零挡停车时，能实现三级自动控制。

(4)应能实现逆转矩控制，不允许发生高速、中速绕组的反接制动，避免过大的冲击电流。

(5)不发生中速和高速堵转，当电磁制动器断电时，中、高速绕组应断电。

(6)起货电动机采用通风冷却保护，风门打开后，风扇电动机仍能继续运行进行冷却，风扇电动机因故障停转时，不允许起货电动机中、高速绕组投入工作，但低速绕组能运行以便将货物从空中放下。

(7)控制系统设有紧急开关，以便应急停车。

(8)故障监视：当主电动机过载，风机电动机过载，电源故障等发生时，故障指示灯亮。

(9)操作频率限制：当每分钟操作次数超过10次后，高中速不能运行，只能在低速运行。

(10)主电动机运转时间记录及维修周期显示。

 

3.2 系统的硬件设计 

 

起货电动机PLC控制装置硬件接线图及I/O 通道分配如图3.1 所示。输入通道有18个，输出通道有14个，在输入通道中，X400-404 为起货机主令控制器的触点，X500-X502 为吊杆机主令控制器的触点，其他为按钮、开关和触头。在输出通道中主要是起货机上升、下降、高中低速、电磁制动器、风机接触器、吊杆机接触器和指示灯等，其中C11 、C12为主电动机方向接触器，分别控制电动机正转与反转（起货机提升与下降）; C13 为低速接触器；C14 为中速接触器；C15 为高速接触器；C17 为电磁制动器接触器；C16 为风机接触器；C21 为吊杆机上升接触器；C22 为吊杆机下降接触器；C23 为吊杆电磁制动接触器；C24 为经济电阻接触器。

 

目录

前言 1

第一章 绪论 2

1.1 选题目的（研究背景） 2

1.2 基于PLC技术的船舶辅助机械自动控制系统研究的基本方法 2

1.3 基于PLC技术的船舶辅助机械自动控制系统研究的主要内容 3

第二章 PLC在船舶辅锅炉自动控制系统中的应用 4

2.1 引言 4

2.2 设计要求 4

2.3 PLC选型及输入输出点的设计 4

2.4 系统梯形图 5

2.5 锅炉的控制过程分析 8

第三章 交流三速变极调速起货机的PLC控制 10

3.1 交流变极调速起货机控制系统的功能要求 10

3.2 系统的硬件设计 10

3.3 PLC程序设计及系统分析 11

第四章 PLC在三相异步电动机控制中的应用 15

4.1 引言 15

4.2 PLC在电动机控制中的应用 15

4.3 程序的写入与运行 15

第五章 船舶组合起动屏的PLC控制系统 22

5.1 引言 22

5.2 S5-100U可编程控制器性能简介 22

5.3 该系统的电源设计 22

5.4 PLC可编程控制器的软件设计 23

第六章 PLC在船舶机舱监视系统中的应用 26

6.1 船舶机舱监视系统 26

6.2 PLC机主控制部件的作用及机型的优选 26

6.3 PLC机的抗干扰措施 27

6.4 几点体会 29

6.5 社会效益及经济效益 30

结论 31

致谢 32

【参考文献】 33