船舶主機(jī)遙控PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）船舶主機(jī)遙控PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：能源與動(dòng)力工程學(xué)院專業(yè)班級：輪機(jī)工程專業(yè)0504班學(xué)生姓名：高陽炯指導(dǎo)教師：毛小兵學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究功效。除文中專門加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的功效作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：年月日學(xué)位論文版權(quán)利用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、利用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文治理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，許諾論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文

2、的全數(shù)或部份內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，能夠采納影印、縮印或掃描等復(fù)制手腕保留和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于一、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書二、不保密口。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“ur作者簽名：年月日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：高陽炯專業(yè)班級：輪機(jī)工程0504班指導(dǎo)教師：毛小兵工作單位：能源與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)（論文）題目：船舶主機(jī)遙控PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）要緊內(nèi)容：.可編程操縱器的大體知識。.可編程操縱器的工作原理。.PLC操縱的主機(jī)遙控系統(tǒng)的要緊功能。要求完成的要緊任務(wù)：一、查閱很多于15篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn)很多于2篇，完成開題報(bào)告。二、將所閱讀的論文或參考資料情形向?qū)?/p>

3、匯報(bào)，網(wǎng)上查閱資料應(yīng)在論文中加以注釋，但不列入?yún)⒖紩俊?、依照導(dǎo)師的安排參加輔導(dǎo)，依照導(dǎo)師的指導(dǎo)意見按步驟完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。4、完成很多于5000字的英文文獻(xiàn)翻譯。五、完成船舶主機(jī)遙控PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)論文。必讀參考資料：1方金和主編.輪機(jī)自動(dòng)化.大連海事大學(xué)出版社，1998.2鄭鳳閣，沈鼎新.輪機(jī)自動(dòng)化.大連海事大學(xué)出版社，2002.3廖常初主編.S7-200PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.指導(dǎo)教師簽名：系主任簽名：院長簽名（章）武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告1、目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）目前，中國的造船躍居全球第二，但只限于數(shù)量上的。比如簡單的船體.機(jī)械設(shè)備

4、和控制設(shè)備的制造。對于核心的船舶主機(jī)控制系統(tǒng)大多數(shù)是采用國外進(jìn)口的設(shè)備在國內(nèi)組裝。如能自行開發(fā)主機(jī)遙控系統(tǒng)，必然會(huì)給國內(nèi)的造船業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文便是在此背景下進(jìn)行船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的探討和研究。從20世紀(jì)50年代開始，自動(dòng)控制技術(shù)在船舶中的應(yīng)用就比較快的發(fā)展起來，成為船舶技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)主要方面之一。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，新的科技成果在輪機(jī)自動(dòng)化中得到快速和廣泛地使用。當(dāng)今，主機(jī)遙控已成為船舶機(jī)艙自動(dòng)化的核心組成部分，是現(xiàn)代化船舶實(shí)現(xiàn)無人值班機(jī)艙必不可少的重要條件之一。采用主機(jī)遙控除了減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作條件，避免人為的操作差錯(cuò)外，還能提高船舶的操縱性和經(jīng)濟(jì)性。20世紀(jì)7

5、0年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為3040%在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能

6、力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)

7、備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。止匕外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用大地。21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲容量

8、更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)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(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)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(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和

9、國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案考慮到可編程控制器PLC的可靠性和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前船舶主機(jī)這一特殊環(huán)境下的主推進(jìn)動(dòng)力裝置沒有采用單片機(jī)、DSP等作為控制系統(tǒng)的硬件。計(jì)算機(jī)也只是作為終端數(shù)據(jù)的采集、檢測和控制。系統(tǒng)構(gòu)成：駕駛室操作臺、集控室操作臺、機(jī)旁操作面板以及模擬試驗(yàn)面板。采用計(jì)算機(jī)輸出和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者計(jì)算機(jī)輸出，通過電一一氣轉(zhuǎn)換單元至PG調(diào)速器方案。系統(tǒng)功能有主計(jì)算機(jī)（集控室）：主要完成數(shù)據(jù)采集、串口通信、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)輸出等功能。其中，數(shù)據(jù)來源于車鐘、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)速模擬量等真實(shí)量或仿真量。從計(jì)算機(jī)（駕駛室）

10、：主要完成串口通信、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸出等功能。機(jī)旁操作面板：主要完成串口通信及面板操作與顯示的功能。模擬試驗(yàn)面板：可以檢測計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、外設(shè)工況、系統(tǒng)故障分析以及參數(shù)整定等功能。編程：通過編程可實(shí)現(xiàn)邏輯控制及閉環(huán)控制，利用邏輯分析判斷完成安全保護(hù)系統(tǒng)功能以及計(jì)算機(jī)自診斷功能。船舶主機(jī)遙控PLC的實(shí)現(xiàn)，所采取的控制手段也多種多樣，本文采用PLC編程序控制器)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)遙控系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性能好、硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠。本文采用PLC工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)來完成主機(jī)遙控系統(tǒng)的各種控制及監(jiān)測功能，首先設(shè)計(jì)了遙控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)和通訊方案，在此基礎(chǔ)上，完成主機(jī)的起停自動(dòng)控制以及

11、安保系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)對主機(jī)轉(zhuǎn)速模擬量信號進(jìn)行處理，通過點(diǎn)對點(diǎn)的通訊方式發(fā)送給電子調(diào)速器從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，另外通過自由口通訊方式使監(jiān)測平臺能實(shí)時(shí)監(jiān)視。整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)最后經(jīng)過軟件和硬件的調(diào)試，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的要求。3、進(jìn)度安排1):查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確研究內(nèi)容，了解研究所需基本內(nèi)容和技術(shù)資料并收集。確定方案，完成開題報(bào)告。2):完成船舶主機(jī)遙控PLC空制方案及組成部分劃分方案。3):完成船舶主機(jī)遙控PLC控制方案及組成方案的設(shè)計(jì)。4):完成船舶主機(jī)遙控控制部分組合設(shè)計(jì)。5):完成并修改畢業(yè)論文，準(zhǔn)備論文答辯。4、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：摘要錯(cuò)誤!未定義書簽。Abstract錯(cuò)誤!未定義書簽。第1

12、章緒論錯(cuò)誤!未定義書簽。第2章可編程操縱器錯(cuò)誤!未定義書簽?？删幊滩倏v器的大體知識錯(cuò)誤!未定義書簽?？删幊滩倏v器的大體結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤!未定義書簽。電源模塊錯(cuò)誤!未定義書簽。CPU模塊錯(cuò)誤!未定義書簽。智能模塊IP252錯(cuò)誤!未定義書簽。I/O接口模塊錯(cuò)誤!未定義書簽。外部設(shè)備錯(cuò)誤!未定義書簽。OP-396操作器錯(cuò)誤!未定義書簽。操作指示板錯(cuò)誤!未定義書簽。第3章可編程操縱器的軟件系統(tǒng)錯(cuò)誤!未定義書簽。PLC的編程語言錯(cuò)誤!未定義書簽。編程器錯(cuò)誤!未定義書簽。第4章可編程序操縱器的工作原理錯(cuò)誤!未定義書簽?？删幊绦虿倏v器的工作原理錯(cuò)誤!未定義書簽。第5章PLC操縱的主機(jī)遙控系統(tǒng)錯(cuò)誤!未定義書簽。遙控系

13、統(tǒng)概述錯(cuò)誤!未定義書簽。第6章主機(jī)遙控系統(tǒng)的要緊功能錯(cuò)誤!未定義書簽。起動(dòng)操縱錯(cuò)誤!未定義書簽。起動(dòng)邏輯辨別程序錯(cuò)誤!未定義書簽。起動(dòng)預(yù)備條件程序錯(cuò)誤!未定義書簽。主起動(dòng)操縱程序錯(cuò)誤!未定義書簽。換向操縱錯(cuò)誤!未定義書簽。轉(zhuǎn)速與負(fù)荷操縱錯(cuò)誤!未定義書簽。結(jié)論錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄模擬量輸入輸出程序錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。摘要此刻的主機(jī)遙控已成為船舶機(jī)艙自動(dòng)化的一個(gè)超級重要組成部份，它所采取的操縱手腕也是多種多樣的本文采納可編程序操縱器工業(yè)操縱網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)遙控系統(tǒng)的要緊功能，該系統(tǒng)的要緊特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性能好、硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、工作平安靠得住。本文利用了自動(dòng)

14、化領(lǐng)域普遍利用而且取得各國船級社認(rèn)可的SIMATIC-S5系列S5-115U可編程操縱器來取代工控運(yùn)算機(jī)操縱部件，和利用可編程操縱器的編程軟件實(shí)現(xiàn)各類大體操縱功能，其中要緊包括正常起動(dòng)、正常換向、應(yīng)急換向、制動(dòng)和停車等邏輯操縱，和加速速度、程序負(fù)荷、臨界轉(zhuǎn)速回避等轉(zhuǎn)速操縱；完成遙控系統(tǒng)核心操縱器的軟件、硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在開發(fā)進(jìn)程中,充分地利用了PLC的技術(shù)優(yōu)勢特點(diǎn)，使系統(tǒng)具有典型的模塊化結(jié)構(gòu)，硬件那么具有通用性和互通性，如此的設(shè)計(jì)更有利于成立全船的操縱治理中心，使機(jī)艙自動(dòng)化程度有所提高。本文大體共分三個(gè)部份。第一部份要緊對主機(jī)遙控的組成和功能進(jìn)行了介紹，第二部份那么偏重于介紹主機(jī)遙控系統(tǒng)的原理，

15、第三部份是針對主機(jī)遙控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)而進(jìn)行的硬件部份的設(shè)計(jì)，最后在自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的模擬實(shí)驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)本文對主機(jī)遙控的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主機(jī)遙控系統(tǒng),可編程處置器,起停操縱,轉(zhuǎn)速操縱AbstractNowadays,themainengineremotecontrolsystemisaveryimportantpartoftheengineroomautomation.Therearemultifariousmeansadoptedinthemainengineremotecontrolpaperintroducesthesyetemtoimplementthefunctionofthemainengi

16、neremotecontrolbasedonthePLCindustrialcontrollingsystemhasthecharacteristicsofgoodeconomicperformance,simplehardwarecircuits,safetyandcredibilityinwork.ThemainpurposeofthisthesisistoutilizeSIMATIC-S5-115UPLC;whichisextensiveusedinautomationfieldandrecognizedbyShipsClassificationSocietiesofallnations

17、,insteofcomputercontrolparts,tocarryoutallcontrolfunctionsofthemainengineremotecontrolsystem.Thefunctionsinculdelogiccontrolssuchasnormalstarting,Thefunctionsinculdelogiccontrolssuchasnormalstart,restart,heavystart,normalchange,emergencychange,brake,stopcontrolssuchasacceleratingrate,programload,cri

18、ticalspeedlimitthemainengineremotecontrolsystemabouthardwareandsoftwaredesignofnucleuscontrollers.ThemainengineremotecontrolsystememploysufficientlythetechnologyofPLCandhasthehighmoduleconstruction,universityandinterchangeproperty.Thismakesustouseshipcontrolandmanagecentereasily.Thispapercontainsthr

19、eefirstpartintroducesthecomposingandfunctionofthemainengineremotecontrolsecondintroducesitsthirdintroducesthehardwarerequirementsofthemainengineremotecontrolforthislastpartshowshowtocarryoutthisprojectbyexperiment.Keywords:Mainengineremotecontrolsystem;ProgrammableLogicController;Start-stopCcotrol;C

20、ontrolofrevolution第1章緒論上世紀(jì)五十年代以來，船舶自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了由輪機(jī)人員在機(jī)旁依照駕駛臺指令操作的本地操縱、采納機(jī)艙集控室的集中操縱、機(jī)艙無人值班船舶到屬于全自動(dòng)化以節(jié)能為中心的網(wǎng)絡(luò)型的進(jìn)展進(jìn)程。也確實(shí)是在那個(gè)進(jìn)展形式下，主機(jī)遙控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并進(jìn)展迅速。因?yàn)槭澜缫o造船國家船級社已把主機(jī)遙控系統(tǒng)作為“無人機(jī)艙”標(biāo)準(zhǔn)中不可缺少的部份。隨著船舶自動(dòng)化水平的不斷提高，船舶主機(jī)遙控技術(shù)進(jìn)展也專門快，近幾年下水的船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)幾乎全數(shù)采納微機(jī)操縱，它的要緊特點(diǎn)是采納微型運(yùn)算機(jī)用軟件編程的方式，代替了常規(guī)硬件電路的邏輯和數(shù)字運(yùn)算功能。而目前設(shè)計(jì)采納微機(jī)操縱的遙控系統(tǒng)要緊有兩種方案

21、：一是采納專業(yè)或通用工業(yè)操縱微機(jī)，如西門子DIFA系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)，挪康的Autochief系列微機(jī)主機(jī)遙控系統(tǒng)，國內(nèi)有交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所制的CY8800型微機(jī)主機(jī)遙控。另外是采納可編程序操縱器，如西門子SIMOSRCS-51型號PLC柴油主機(jī)遙控系統(tǒng)，國內(nèi)尚未推行應(yīng)用的PLC主機(jī)遙控系統(tǒng)正式成熟產(chǎn)品。因此，把利用可編程序操縱器為操縱核心開發(fā)主機(jī)遙控系統(tǒng)，也具有廣漠的市場應(yīng)用前景?？删幊绦虿倏v器(programmableLogicController,簡稱PLC)是在六十年代后期和七十年代初期問世的，是面向用戶的電子運(yùn)算機(jī)，能用來完成各類各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)操縱功能。一度成為

22、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的三大支柱。PLC的要緊特點(diǎn)和優(yōu)勢體此刻：靈活性：可編程操縱器的顯現(xiàn)，電器工程師沒必要為每套設(shè)備配置專用操縱裝置，硬件設(shè)備能夠采納相同的可編程序操縱器，只編寫不同應(yīng)用軟件即可，如此，能知足所控生產(chǎn)流程頻繁轉(zhuǎn)變的要求。而且，能夠用一臺可編程序操縱器操縱幾臺操作方式完全不同的設(shè)備?？删幊绦虿倏v器為原設(shè)計(jì)的改良和修訂提供了極為方便的手腕，大大縮短了更新時(shí)刻。本錢低、靠得住性高：可編程序操縱器提供的繼電器觸點(diǎn)、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、順控器的數(shù)量與實(shí)際數(shù)量的繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、順控器相較有廉價(jià)的多。在硬件上采取光電隔離、濾波等技術(shù)，軟件上采取自診斷等技術(shù)，因此靠得住性大大高于機(jī)械和電器繼電器

23、。組成簡單，利用方便：可編程序操縱器采納模塊化結(jié)構(gòu)，用戶只要依照被控系統(tǒng)輸入/輸出信號的性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)多少，選置相應(yīng)的模塊，很容易構(gòu)造出需要的操縱系統(tǒng)?？杀Ｗo(hù)性好：可編程序操縱器由各類功能模塊組合而成，如此，一旦顯現(xiàn)故障，系統(tǒng)的自檢功能將指出故障部位，維修人員即可方便地改換模塊使維修時(shí)刻降低到最低程度同時(shí)亦大大緊縮了備件庫存。模擬調(diào)試：可編程序操縱器能對所控功能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短現(xiàn)場的調(diào)試時(shí)刻，不需在現(xiàn)場花費(fèi)大量時(shí)刻進(jìn)行調(diào)試。壯大的通信能力：目前，世界上各大可編程序操縱器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，都可通過通信處置模塊和通信處置卡組成網(wǎng)絡(luò)，或連接到現(xiàn)場總線，以知足現(xiàn)代規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜

24、合、因素眾多的工程大系統(tǒng)的操縱要求。但是隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、運(yùn)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的進(jìn)展，PLC在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍。在初期邏輯運(yùn)算大基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)劑功能，增加了模擬量和PID調(diào)劑模塊;運(yùn)算速度提高,CPU的能力趕上了工業(yè)操縱運(yùn)算機(jī)；通信功能的提高進(jìn)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)（LAN），因此也可組成一個(gè)集散系統(tǒng)。專門是個(gè)人運(yùn)算機(jī)也被吸收到系統(tǒng)中。正是由于PLC技術(shù)的不斷進(jìn)展，使之更多的應(yīng)用于船舶的各類操縱中，發(fā)揮其適應(yīng)惡劣環(huán)境、線路簡單、程序易修改的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操縱，它在主機(jī)遙控系統(tǒng)中的應(yīng)用就必將成為科研人員的核心。第2章可編程操縱器可編程操縱器的大體知識世

25、界上第一臺可編程操縱器（簡稱PLC）是由美國數(shù)字設(shè)備公司于1969年研制成功的。那時(shí)的研制目的是取代通用汽車公司生產(chǎn)線上的繼電器操縱系統(tǒng)。短短的幾年時(shí)刻，可編程操縱器就滲透到各個(gè)工藝領(lǐng)域當(dāng)中，被譽(yù)為70年代的一場工藝革命。可編程操縱器是專用于操縱領(lǐng)域的通用型微機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)算機(jī)廠家在設(shè)計(jì)生產(chǎn)PLC時(shí)，在硬件和軟件方面做了大量的共性工作，如此用戶在利用PLC組成某一操縱系統(tǒng)時(shí)，只需針對具體操縱任務(wù)做少量的專門工作，從而大大簡化了操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。PLC除具有工業(yè)操縱微機(jī)的優(yōu)勢外，還具有自身的一些特點(diǎn)。在硬件方面，PLC采納模塊化結(jié)構(gòu)，而且能方便地增加和改換模塊，使PLC的功能擴(kuò)展和維修變得十分簡

26、單。在軟件方面，由于可采納通俗易懂的符號語言，用戶可方便靈活地編制和修改操縱程序。正是由于這種軟.硬件上的高度靈活性，使PLC能適應(yīng)各類操縱對象，取得了愈來愈普遍的應(yīng)用。可編程操縱器的大體結(jié)構(gòu)PLC的硬件系統(tǒng)與一樣的工業(yè)操縱微機(jī)相似。它要緊由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。依照組裝方式不同，PLC可分為整體式和模塊式。整體式（也稱單元式或箱體式）PLC的CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。小型PLC一樣采納此種結(jié)構(gòu)。整體式PLC由大體單元和擴(kuò)展單元組成，兩單元之間用扁平電纜連接。模塊式PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由框架和模塊組成?？蚣苌嫌锌偩€連接板及與總線

27、相連的插座，模塊能夠方便地插入插座。PLC的電源可能是單獨(dú)的模塊，也可能包括在CPU模塊中。I/O模塊的個(gè)數(shù)由PLC所操縱的系統(tǒng)的I/O通道數(shù)決定。PLC廠家備有不同槽數(shù)的框架供用戶選用。若是一個(gè)框架容納不下所選用的模塊，能夠增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展槽，各框架之間用I/O擴(kuò)展電纜相連。用戶能夠選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能塊，對硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)改換模塊也很方便。下面以西門子公司SIMATIC-S5系列PLC的產(chǎn)品S5-115U為例，介紹PLC的硬件結(jié)構(gòu)。圖2-1畫出了以S5-115U為主體組成的主機(jī)遙控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。它要緊包括PLC操縱總站（S5-115U）

28、、機(jī)旁分站（ET100）和外部設(shè)備。操縱總站包括電源模塊（PS-951）、CPU模塊（CPU-943/944）、操縱處置模塊（IP252）、開關(guān)量輸入/輸出模塊及通信接口模塊等。外部設(shè)備由駕駛室操作指示板、集控室操作指導(dǎo)板及集控室操縱臺上的操作器（OP396污。外部設(shè)備將在后面的章節(jié)介紹。2.2.1電源模塊電源模塊PS951通過接線端輸入24V直流電壓，具輸出電壓有三種不同的數(shù)值，即+5V、+、+24V。+5V電壓用于各個(gè)模塊。+用于編程器。+24V用于20mA打印機(jī)接口。有三個(gè)綠色LED指示燈別離指示三種電壓是不是正常。正常時(shí)指示燈亮。為了保證隨機(jī)存儲器RAM中的信息在斷電時(shí)不丟失，電源模塊

29、配置了鋰電池，在缺少鋰電池時(shí)，可通過外部接線端子接入直流電壓。模塊上還有一個(gè)黃色LED指示燈指示鋰電池的情形。當(dāng)鋰電池的利歷時(shí)刻太長，使其所提供的電壓小于時(shí)，黃色指示燈亮（模塊中無電池或極性安裝不對，黃色指示燈也亮），提示用戶改換電池，當(dāng)正確地?fù)Q上新電池后，需安復(fù)位按鈕，取消故障信號，才能熄滅黃色指示燈。PS951CPU944IP252DADADEAS308主控制站（115 UPC）nrnnrDA:數(shù)字量輸出DE：數(shù)字量輸入AE：模擬量輸入AA：模擬量輸出OP396操作器駕駛室操作指示板AS318集控室操作指示板DE DA AE0AE集控室車鐘1TAE駕駛室車鐘圖2-1PLC操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖C

30、PU模塊CPU943模塊是S5-115U的核心部件，它不斷地搜集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，并非斷地刷新系統(tǒng)的輸出信號。同時(shí)，它也不斷地檢測系統(tǒng)自身的工作情形，一旦發(fā)生故障，當(dāng)即發(fā)出故障報(bào)警信號，并讓系統(tǒng)處于平安狀態(tài)。CPU943模塊要緊由微處置器和存儲器組成。微處置器除含有操縱器和運(yùn)算器外，還含有大量的按時(shí)器、計(jì)數(shù)器和標(biāo)志器。它能完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及數(shù)據(jù)處置等。它能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量I/O操縱，也能實(shí)現(xiàn)模擬量I/O操縱。它所能操縱的開關(guān)量通道數(shù)的最大值是2048，模擬量通道數(shù)的最大值是128。另外，微處置器還含有串行接口電路，以便于連接編程器和操作器。在存貯器中，用EPROM寄存用戶程序。那個(gè)地址的

31、EPROM是一個(gè)小模塊，存貯容量為8K-40K，通過插口把EPROM插入CPU模塊。圖2-2畫出了CPU943/944模塊的面板布置情形。圖中，是EPROM模塊，和別離是編程器和操作器插口。是“運(yùn)行一停止”開關(guān)，是5個(gè)指示燈。當(dāng)把“運(yùn)行一停止”開關(guān)扳向上（RN）時(shí)，PLC處于運(yùn)行狀態(tài)，綠色指示燈PN亮。當(dāng)把“運(yùn)行一停止”開關(guān)扳向下（ST）時(shí)，它處于停機(jī)狀態(tài)，紅色指示燈ST亮。能使PLC處于停機(jī)狀態(tài)還有以下兩種情形：一是通過編程器使PLC停機(jī)；二是當(dāng)系統(tǒng)顯現(xiàn)了嚴(yán)峻故障時(shí)，可使PLC停機(jī)。只要顯現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)，紅色指示燈ST就亮。在指示燈ST下面有三個(gè)故障指示燈，當(dāng)某一接口被尋址超過160的后，CPU

32、尚未收到返回信息時(shí)，將致使PLC停機(jī)?，F(xiàn)在紅色指示燈QVZ亮，指示由尋址故障引發(fā)的PLC停機(jī)。當(dāng)用戶程序的掃描時(shí)刻超過預(yù)定的掃描周期時(shí)，PLC停機(jī)，紅色指示燈ZYK亮，指示PLC停機(jī)是由掃描時(shí)刻太長引發(fā)的。當(dāng)PLC顯現(xiàn)停機(jī)或剛起動(dòng)時(shí)，紅色指示燈BASP亮，指示所有的開關(guān)量信號都被封鎖。在指示燈下面有一個(gè)三位置切換開關(guān)。當(dāng)PLC起動(dòng)時(shí)，假設(shè)開關(guān)處于NR位置，所有的按時(shí)器、計(jì)數(shù)器和標(biāo)志器均被清零；假設(shè)開關(guān)處于RE位置，只有后備電源，各按時(shí)器、計(jì)數(shù)器和標(biāo)志器均維持PLC起動(dòng)之前的狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)處于OR位置時(shí)，PLC進(jìn)行總復(fù)位操作，清除RAM中的程序、數(shù)據(jù)及故障編碼等。具體進(jìn)行總復(fù)位操作時(shí)，還需“運(yùn)動(dòng)-

33、停止”開關(guān)配合動(dòng)作，即先把三位置切換開關(guān)置于OR位置，然后把“運(yùn)行停止”開關(guān)從ST位置撥至RN位置且重復(fù)操作兩次。在進(jìn)行總復(fù)位期間，停止指示燈ST會(huì)顯現(xiàn)臨時(shí)的熄滅狀態(tài)。智能模塊IP252智能模塊IP252具有高速操縱功能，本系統(tǒng)利用它要緊用于處置各類轉(zhuǎn)速信號，獨(dú)立地完成有關(guān)操縱任務(wù)，和與CPU943模塊進(jìn)行信息互換。IP252中含有一個(gè)16位的CPU-80186芯片，和多種接口電路，如S5-115U總線接口電路、編程器接口電路、存貯器接口電路及I/O接口電路等。存貯器接口電路與一個(gè)混合存貯器模塊相連。混合存貯器模塊包括32K的EPROM和8K的EEPROM。EPROM中寄存操縱程序，EEPRO

34、M中寄存各類數(shù)據(jù)?；旌洗尜A器模塊可插入IP252模塊中。IP252最多可連接8個(gè)模擬量輸入信號AE,8個(gè)模擬量輸出信號AA，和一個(gè)來自磁脈沖轉(zhuǎn)速測量裝置的數(shù)字量信號。I/O接口模塊I/O接口模塊是CPU模塊與外部操縱設(shè)備之間聯(lián)系的橋梁。S5-115U可配多個(gè)接口模塊，本系統(tǒng)中只利用一個(gè)8通道的開關(guān)量輸出（DA）接口模塊，一個(gè)32通道的開關(guān)量I/O模塊（DA和DE）。8輸出開關(guān)量接口有專門大的驅(qū)動(dòng)功率，與外部負(fù)載連接的電源是220V的交流電壓，采納分隔式接線，即每一個(gè)通道利用單獨(dú)的電源。32通道的I/O模塊有16個(gè)輸入通道和16個(gè)輸出通道，它的驅(qū)動(dòng)功率較小，它與外部負(fù)載連接的電源是24V直流電壓

35、，采納分組接線方式，16個(gè)輸入通道和16個(gè)輸出通道各分兩組，也用二芯電纜連接。每組中的8個(gè)通道采納同一個(gè)電源供電。RNSTQVZZYKBASPNRREOR圖2-2CPU943模塊面板布置示用意本系統(tǒng)設(shè)置主操縱站和機(jī)旁分站，他們之間用二芯電纜連接，采納串行通信方式。在主操縱站設(shè)置了擴(kuò)展模塊AS308,在機(jī)旁分站舌質(zhì)了接收器模塊。通過這兩個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)了主操縱站與機(jī)旁分站的信息交流。另外，AS308還連接駕駛室操縱面板和集控室操縱面板。AS308含有鎖存器和操縱器及串行接口。CPU模塊通過總線可對AS308鎖存器進(jìn)行讀寫操作。AS308操縱器能將其鎖存器中的信息通過串行接口送至二芯電纜，也能將二芯電纜

36、送來的信息通過串行接口送至鎖存器，以供CPU讀取。另外在AS308中還有一個(gè)EPROM插件，用以存貯機(jī)旁分站中的全數(shù)地址碼。外部設(shè)備.1OP-396操作器OP-396操作器是遙控系統(tǒng)的重要組成部份，可利用它進(jìn)行遙控系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)。而且可利用它對遙控進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)視，能直接顯示遙控系統(tǒng)的故障內(nèi)容，對設(shè)定的工況參數(shù)可隨時(shí)進(jìn)行查對，必要時(shí)可進(jìn)行修改。OP-396操作器的外形如圖2-3所示。20X8LCDOP-396圖2-3OP-396操作器面板面板的上部為液晶顯示屏，下部為操作鍵盤。另外在面板的隔壁還設(shè)有模擬實(shí)驗(yàn)按鈕、模擬轉(zhuǎn)速按鈕、模擬油量旋鈕、以便于對遙控系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。液晶顯示屏能夠提供20X8=

37、160個(gè)字符顯示，被劃為8個(gè)區(qū)。如編碼、內(nèi)容、數(shù)據(jù)、故障等顯示區(qū)。在顯示屏的右下角有光亮對照度調(diào)劑鈕。操作鍵盤有30個(gè)按鍵，最上排為6個(gè)功能鍵，各鍵的功能如下：F1主機(jī)停車時(shí)進(jìn)行內(nèi)部模擬實(shí)驗(yàn)。F2外部模擬實(shí)驗(yàn)。F3主機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行內(nèi)部模擬實(shí)驗(yàn)。F4模擬總實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)一樣在外部模擬實(shí)驗(yàn)后緊接著進(jìn)行。F5測量點(diǎn)選擇。測量點(diǎn)可分為數(shù)字量和模擬量兩種。F6可顯示用戶程序中數(shù)據(jù)庫的編號，以便于對某些數(shù)據(jù)、時(shí)刻和限制等進(jìn)行修改。在操作鍵盤的左下方有8個(gè)專用鍵，它們的功能如下：i遙控信息顯小oL時(shí)刻顯示與設(shè)定，包括年、月、日和時(shí)、分、秒。TMR各類時(shí)刻參數(shù)（如起動(dòng)時(shí)刻、換向時(shí)刻等）顯示。口打印機(jī)輸出顯示（選用

38、）。CTR計(jì)數(shù)顯示（選用）。數(shù)據(jù)愛惜（選用）。TXT遙控狀態(tài)及故障信息顯示。?一一輸入或刪去某些代碼編號，進(jìn)行顯示實(shí)驗(yàn)、鍵盤實(shí)驗(yàn)等功能。在鍵盤的右邊有3個(gè)光標(biāo)操縱鍵（E用于翻頁等操作，在鍵盤的中部有13個(gè)輸入鍵，包括數(shù)字鍵、取消鍵“CE”和輸入確認(rèn)鍵“ENT”。在上述各鍵中，遙控信息顯示鍵“i”的內(nèi)容最豐實(shí)，共有25項(xiàng)。包括車鐘轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定，主機(jī)實(shí)際參數(shù)值顯示，各類轉(zhuǎn)速設(shè)定值顯示、四種模擬實(shí)驗(yàn)等。故障信息鍵“TXT”可顯示主機(jī)遙控系統(tǒng)所顯現(xiàn)的各類故障。在顯示屏的最后一行還有顯示PLC本身的故障。這是由CPU自檢功能實(shí)現(xiàn)的，自檢故障都很具體，這給保護(hù)治理提供了方便。.2操作指示板在駕駛室和集控室

39、各有一塊操作指示板，這是輪機(jī)員或駕駛員常常利用的部件。兩處的操作板大體相似。集控室操作指示板的示用意如圖2-4所示。圖中，S表示按鈕開關(guān)、A表示指示燈、D表示數(shù)碼顯示器、B表示發(fā)光二極管。下面介紹各指示燈的功能，同時(shí)介紹按鈕和顯示器的功能（其中有些指示燈和按鈕未被利用）。D1兩位數(shù)碼的故障編號顯示器。D2四位數(shù)字顯示器，所顯示的項(xiàng)目下面將涉及到。A1非危極故障指示燈。當(dāng)顯現(xiàn)非危急故障時(shí)，A1閃光，同時(shí)發(fā)作聲響報(bào)警，并在D1顯示器上顯示故障編號。值班人員通過應(yīng)答按鈕S31進(jìn)行應(yīng)答操作，故障不止一個(gè)時(shí)，那么通過按S1來翻頁查找故障編號。A2轉(zhuǎn)速指示燈。按下S2,A2發(fā)亮，D2顯示主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。A3

40、油門刻度指示燈。按下S3，A3發(fā)亮，D2顯示主機(jī)油門開度。A4增壓空氣壓力指示燈。按下S4，A4發(fā)亮，D2顯示增壓空氣壓力。A5調(diào)速器轉(zhuǎn)速設(shè)定指示燈。按下S5，A5發(fā)亮，D2顯示調(diào)速器的設(shè)定轉(zhuǎn)速值。A7模擬實(shí)驗(yàn)指示燈。當(dāng)主機(jī)遙控系統(tǒng)正在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，A7亮。A10轉(zhuǎn)速限制指示燈。假設(shè)車鐘設(shè)定轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)速限制時(shí)，A10發(fā)亮，D2顯示轉(zhuǎn)速限制值。A11車鐘轉(zhuǎn)速設(shè)定指示燈。假設(shè)按下S10，A11發(fā)亮，D2顯示車鐘指令的設(shè)定值。A13駕駛室遙控指示燈。假設(shè)A13閃光，表示駕駛室請求自動(dòng)遙控，A13變成常亮，表示駕駛室自動(dòng)遙控有效。A16危急故障指示燈。假設(shè)有危急故障發(fā)生，A16閃光，同時(shí)蜂鳴器響，D

41、1顯示出故障編號，假設(shè)按下S31,聲響停止，A16變成平光。A18集控室遙控指示燈。通過按鈕S18選擇集控室遙控，而且由S31確認(rèn)。當(dāng)操縱部位處于集控室遙控時(shí)，A18常亮。A22集控室手動(dòng)操縱指示燈。當(dāng)自動(dòng)遙控程序停止運(yùn)行時(shí)，假設(shè)集控室手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于手動(dòng)位置，A22變成平光。A24慢轉(zhuǎn)起動(dòng)指示燈。當(dāng)慢轉(zhuǎn)電磁閥受控時(shí)，A24常亮，假設(shè)慢轉(zhuǎn)起動(dòng)超過規(guī)按時(shí)刻，A24閃光。A26軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行指示燈。當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)處于正常供電狀態(tài)，A26常亮。A27機(jī)旁操縱指示燈。當(dāng)主機(jī)操作部位處于機(jī)旁操縱時(shí),A27常亮。A29港內(nèi)操縱指示燈。當(dāng)駕駛室按下S29時(shí)，A29閃光，假設(shè)再按下S31，A29變成常亮，表

42、示港內(nèi)操縱，這時(shí)遙控程序自動(dòng)設(shè)定港內(nèi)各速度檔（微速、慢速、半速、全速）的設(shè)定值。當(dāng)再按一次S29,港內(nèi)操縱就被取消，現(xiàn)在A29閃光，假設(shè)再次按下S31,A29熄滅。A30車鐘回零提示指示燈。假設(shè)A30亮，操作者應(yīng)把車鐘拉到零位，車鐘回零后，A30熄滅。A31超負(fù)荷指示燈。當(dāng)主機(jī)的供油量超過規(guī)定的最大值時(shí)，A31發(fā)亮。假設(shè)主機(jī)超負(fù)荷的時(shí)刻超過20秒，機(jī)艙警報(bào)系統(tǒng)將發(fā)作聲光報(bào)警。A32車鐘轉(zhuǎn)速設(shè)定值小于軸帶發(fā)電機(jī)所需要的最小轉(zhuǎn)速值指示燈。在軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行中顯現(xiàn)車鐘轉(zhuǎn)速設(shè)定值小于軸帶發(fā)電機(jī)所需要的最小轉(zhuǎn)速值時(shí)，A32閃光，通過必然的延時(shí)，備用發(fā)電機(jī)遇自動(dòng)起動(dòng)并電，然后斷開軸帶發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值由軸帶

43、發(fā)電機(jī)所需要的最小轉(zhuǎn)速值變成車鐘設(shè)定值。A33起動(dòng)閉鎖指示燈。當(dāng)顯現(xiàn)三次起動(dòng)失效，應(yīng)急停車等緣故使主機(jī)起動(dòng)被禁止時(shí)，A33發(fā)亮，當(dāng)車鐘回零后，A33熄滅。A34起動(dòng)故障指示燈。假設(shè)第一次起動(dòng)主機(jī)不成功，A34發(fā)亮，假設(shè)第二次或第三次起動(dòng)主機(jī)成功或車鐘回零后，A34自動(dòng)熄滅。A35起動(dòng)空氣壓力低指示燈。假設(shè)空氣瓶內(nèi)起動(dòng)空氣壓力太低，A35 發(fā)亮。A42起動(dòng)預(yù)備不充分指示燈。當(dāng)主機(jī)的起動(dòng)條件不知足時(shí)，A42亮。A43調(diào)速器停指示燈。當(dāng)停車電磁閥受控或電氣轉(zhuǎn)換器的輸出為0時(shí)，A43亮。A44增壓空氣壓力限制取消指示燈。當(dāng)增壓空氣壓力限制被取消后，A44亮。A45自動(dòng)減速指示燈。當(dāng)主機(jī)平安愛惜系統(tǒng)動(dòng)作

44、使主機(jī)自動(dòng)減速時(shí)，A45亮。A46限制起作用指示燈。當(dāng)車鐘設(shè)定轉(zhuǎn)速大于輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制值或負(fù)荷限制環(huán)節(jié)起作歷時(shí)，A46亮。A47熱負(fù)荷程序指示燈。當(dāng)主機(jī)加速進(jìn)程進(jìn)入高負(fù)荷區(qū)（三段加速曲線中最平坦的一段）A47亮，表示熱負(fù)荷程序起作用，主機(jī)進(jìn)行慢加速。在操作指示板的右邊有幾個(gè)操作按鈕。其中S16是燈光實(shí)驗(yàn)按鈕。按下S16,所有的指示燈都發(fā)亮。七段數(shù)碼顯示器D1和D2內(nèi)的數(shù)字不斷轉(zhuǎn)變，再按S16,指示燈和顯示器恢復(fù)到原先的狀態(tài)。S31是復(fù)位確認(rèn)鍵，當(dāng)需要應(yīng)答報(bào)警信號或某項(xiàng)操作需要最后確認(rèn)時(shí)，都要通過按下S31按鈕來實(shí)現(xiàn)。S25和S30別離是十1鍵和-1鍵，在集控室要緊用來設(shè)定輪機(jī)長轉(zhuǎn)速限制值。在

45、駕駛室可用S25和S30對車鐘指令進(jìn)行微調(diào)。下面以設(shè)定輪機(jī)長轉(zhuǎn)速限制值為例說明S25和S30的禾I用方式。第一按下S9,指示燈A10亮，別離位于S25和S30上的發(fā)光二極管S25+B和S30+B發(fā)光，顯示器D2顯示出轉(zhuǎn)速限制值的大小。假設(shè)現(xiàn)在按下S25，D2顯示的轉(zhuǎn)速限制值不斷增加，假設(shè)按下S30，D2顯示的轉(zhuǎn)速限制值不斷減少，現(xiàn)在S31上的發(fā)光二極管S30+B發(fā)光。當(dāng)D2所顯示的轉(zhuǎn)速限制值達(dá)到要求時(shí)，按下S31,那么輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制值隨之確信，發(fā)光二極管S25+B、S30+B、S31+B和指示燈A10隨之熄滅，現(xiàn)在D2所顯示的轉(zhuǎn)速值確實(shí)是輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制值。S1+BA2A3A4A5A16

46、S1S6+BA1S6S2S3S4S5A8A9A10A11S7S8S9S10A42A43A44A45A46A47S12S13S14S15A12A13A14A15S17S18S19S20A17A18A19A20S21S22S23S24A21A22A23A24S26S27S28S29A26A27A28A29A30A31A32A33A34A35D1D2S25+BS30+BElA7S16S31+BS31zi圖2-4操作指示板示用意第3章可編程操縱器的軟件系統(tǒng)PLC的功能是由硬件和軟件一起實(shí)現(xiàn)的。第一生產(chǎn)廠家要給出系統(tǒng)軟件，這是PLC運(yùn)行的先決條件。然后用戶要依照具體的操縱任務(wù)編寫用戶程序。在實(shí)際操縱中，

47、PLC嚴(yán)格地依照用戶程序完成各類操縱功能。PLC的編程語言編寫用戶程序的編程語言容易學(xué)習(xí)和利用是PLC的一大特點(diǎn)。目前經(jīng)常使用的編程語言有符號語言.清單式語言和高級語言。清單式語言又稱對話式或數(shù)據(jù)式語言，它以對話方式讓用戶將操縱要求及參數(shù)送入PLC中,列成清單或數(shù)據(jù)表，再由軟件系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的操縱程序。這種編程語言比較適用于閉環(huán)PID調(diào)劑。PLC和一樣運(yùn)算機(jī)一樣，也有BASIC、PAS-CAL等高級語言，但這些高級語言已由PLC廠家設(shè)計(jì)成擴(kuò)展型，是具有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作功能的操縱語言，經(jīng)常使用的是一些擴(kuò)張型BASIC。利用高級語言能夠很容易地寫出較復(fù)雜的操縱運(yùn)算語句，對開關(guān)量和模量的操縱都適用

48、。目前只有某些大中型PLC利用高級語言。符號語言是PLC獨(dú)特的一種編程語言，它利用圖形或邏輯符號等表示操縱關(guān)系。目前它是一種普遍利用的編程語言。符號語言包括梯形圖.邏輯流程圖和語句表等表達(dá)形式。梯形圖采納了繼電器操縱電路圖中的圖形符號表達(dá)操縱關(guān)系容易被電氣工程人員把握。邏輯流程圖采納了大體邏輯回路的符號表達(dá)操縱關(guān)系，適合于具有數(shù)學(xué)電路基礎(chǔ)的人員利用。語句表是用文字符號表達(dá)操縱關(guān)系，是一種大體的符號語言，能夠利用編程器把指令表程序輸入到PLC中。圖3-1示出了用西門子STEP5語言對液位操縱系統(tǒng)的編程情形。STEP5語言能利用三種符號語言的任一種進(jìn)行編程。圖3-1（a）是PLC接線圖，、是輸入通

49、道編號，是輸出通道編號。其中接手動(dòng)“起動(dòng)停止”開關(guān)，和別離接“手動(dòng)自動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)的手動(dòng)位置和自動(dòng)位置，接自動(dòng)浮子開關(guān)。接供水電磁閥。對水位操縱系統(tǒng)的操縱要求是當(dāng)“手動(dòng)自動(dòng)”開關(guān)處于手動(dòng)位置時(shí)，由“起動(dòng)停止”開關(guān)操縱供水電磁閥的通電和斷電；當(dāng)“手動(dòng)自動(dòng)”開關(guān)處于自動(dòng)位置時(shí)，由浮子開關(guān)操縱供水電磁閥的通電和斷電。依照這一操縱要求，咱們能夠別離用三種符號語言來編寫完成同一功能的程序，如圖3-1（b）（c）（d）所示。其中（b）為梯形圖，它與此水位的繼電器操縱電路形式相似。圖（c）為邏輯流程圖，包括符號“&”的方框表示與門，包括符號“=1”的方框表示或門。圖（d）為語句表，其中，A表示邏輯“與”“0”

50、表示邏輯“或”。(a) PLC接線圖(b)梯形圖(c)邏輯流程圖(d)語句表圖3-1PLC用戶程序編寫例如梯形圖或邏輯流程圖是借助直觀的圖形來表達(dá)操縱關(guān)系，在PLC內(nèi)部并無對應(yīng)的實(shí)際觸點(diǎn)、線圈、或門電路等元件，這些圖形(或語句表)只是存貯在內(nèi)存中的運(yùn)算機(jī)程序。要把握符號語言的編程方式，除要知道PLC的工作原理外，還要學(xué)習(xí)具體廠家、具體型號的PLC編程手冊，因?yàn)楦黝怭LC都有它自己的指令系統(tǒng)。42工且ma緬在而PLC的編程器用來生成PLC的用戶程序，并對程序進(jìn)行編輯、檢查和修改。PLC的編程器大體上可分為三種類型，即手持式、便攜式和工作站式。手持式編程器是最簡單的編程器，它一樣是不能直接輸入和編

51、輯圖形程序，只能輸入和編輯語句表程序。有的手持式編程器用發(fā)光二極管來顯示指令的種類，用七段數(shù)碼顯示器顯示用戶存貯器地址和編程元件的編號，指令和有關(guān)數(shù)字用按鍵輸入。另一類手持式編程器用發(fā)光二極管或液晶顯示器直接顯示出用英文字母表示的指令助記符。手持式編程器的體積很小，價(jià)錢廉價(jià)，一樣用來給小型PLC編程，或用于PLC操縱系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和維修。便攜式又稱圖形編程器。這種編程器擁有較大的液晶顯示屏，用它能夠直接輸入和編輯圖形程序，并具有監(jiān)視功能，與手持式相較，便攜式編程器功能強(qiáng)，利用方便，但價(jià)錢較高，體積較大。工作站式編程器擁有CRT顯示器、鍵盤及磁盤驅(qū)動(dòng)器等。它事實(shí)上是一臺專用運(yùn)算機(jī)，它除可直接與P

52、LC相連，實(shí)此刻線編程外，也能夠離線編程，將用戶程序貯存在編程器內(nèi)的存貯器中。也能夠?qū)⒊绦驅(qū)懭隕PROM模塊中，以便于帶到遠(yuǎn)離工作站的現(xiàn)場，插入PLC運(yùn)行。工作站式編程器有較強(qiáng)的文字處置功能，對貯存在編程器存貯器上的程序可隨時(shí)調(diào)出修改，程序能夠方便地在編程器和PLC之間互傳。這種編程器還配備了打印機(jī)，能快速清楚地打印圖形程序，并給出英文說明，也能夠打印出語句表程序清單和編程元件表等，這些文件對程序的調(diào)試和修改是很有效的。工作站式編程器價(jià)錢昂貴，多用于大型PLC系統(tǒng)或?qū)I(yè)開發(fā)等。第4章可編程序操縱器的工作原理可編程序操縱器的工作原理PLC程序運(yùn)行的大體方式是采納掃描原理，把用戶程序從第一條語句到

53、最末一條語句逐次掃描處置，直到程序終止的地方，然后再返回到第一語句開始新的一輪掃描處置。PLC確實(shí)是如此周而復(fù)始地重復(fù)上述的掃描循環(huán)。除執(zhí)行用戶程序之外，在每次掃描進(jìn)程中還要完成輸入處置、輸出處置、內(nèi)部處置及通信效勞等。掃描一次所需要的時(shí)刻稱為掃描周期，掃描周期與用戶程序的長短和掃描速度有關(guān)，掃描周期范圍一樣為1ms-10mso圖4-1的PLC掃描進(jìn)程示用意。在系統(tǒng)軟件的治理下，PLC按圖中所畫的掃描順序工作。合上電源后，他第一進(jìn)行內(nèi)部處置，包括檢查PLC硬件本身是不是正常，將監(jiān)控按時(shí)器復(fù)位等。在通信效勞時(shí)期，CPU與其它帶微處置器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。在

54、輸入處置時(shí)期，CPU對全數(shù)的輸入通道信號進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果貯存在內(nèi)存的輸入信息狀態(tài)區(qū)。在程序執(zhí)行時(shí)期，CPU逐條說明和處置用戶程序，需要利用輸入通道信息時(shí)，那么從內(nèi)存的輸入信息狀態(tài)區(qū)讀入。程序執(zhí)行以后得出的運(yùn)算結(jié)果，當(dāng)即送至內(nèi)存中輸出信號狀態(tài)緩沖區(qū)。當(dāng)全數(shù)程序執(zhí)行完畢，CPU才做向外輸出結(jié)果的工作，即把輸出信號狀態(tài)緩沖區(qū)的內(nèi)容送至輸出通道的對應(yīng)端口上，經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。RUNSTOP內(nèi)部處理通訊服務(wù)輸入處理程序執(zhí)行輸出處理圖4-1PLC掃描進(jìn)程示意以上是PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，CPU的掃描進(jìn)程。假設(shè)PLC處于停止運(yùn)行(STOP)狀態(tài)，CPU就只執(zhí)行內(nèi)部處置和通

55、信效勞兩部份程序，并非斷地進(jìn)行循環(huán)掃描進(jìn)程。若是整個(gè)程序掃描一次所需的時(shí)刻超過監(jiān)控按時(shí)器的設(shè)定值，那么按時(shí)器動(dòng)作，發(fā)出CPU故障信息，并對系統(tǒng)采取應(yīng)有的愛惜方法。第5章PLC操縱的主機(jī)遙控系統(tǒng)遙控系統(tǒng)概述本部份以西門子公司生產(chǎn)的SIMOS-RCS-51型主機(jī)遙控系統(tǒng)為例，簡單介紹PLC操縱的主機(jī)遙控系統(tǒng)的組成及工作原理。被控主機(jī)的型號為SULZER9RTA84C。額定轉(zhuǎn)速100r/min,額定指示功率34380kW。圖5-1是SIMOS-RCS-51型主機(jī)遙控系統(tǒng)示用意。整個(gè)遙控系統(tǒng)可分為三個(gè)相對獨(dú)立的操縱子系統(tǒng)；由S5-115U型可編程操縱器擔(dān)任的主操縱站，和與它相連的機(jī)旁分站組成了主操縱系

56、統(tǒng)；另外兩部份是平安愛惜系統(tǒng)和車鐘通信系統(tǒng)。主操縱系統(tǒng)在第二章中已經(jīng)介紹過（見圖2-1）。那個(gè)部份包括了所有的操縱功能。而且具有壯大的顯示功能。在駕駛室和集控室備有一個(gè)操縱指示板，用來進(jìn)行操縱部位轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速限制（只有集控室具有此功能）等操作。同時(shí)，它們能顯示遙控系統(tǒng)的狀態(tài)。在集控室還設(shè)置了操作器OP-396,它有一個(gè)20刈字符的液晶顯示器。它的功能十分豐碩，利用它能夠進(jìn)行四種模擬實(shí)驗(yàn)。能夠顯示各類遙控信息，能夠進(jìn)行參數(shù)修改等。平安愛惜系統(tǒng)的核心部件是S5-100U（或95U）可編程序操縱器。此系統(tǒng)的要緊功能是當(dāng)主機(jī)某些參數(shù)超過某一極限值時(shí)，對主機(jī)采取減速或停車愛惜。另外在駕駛室或集控室發(fā)出停車

57、指令時(shí)該系統(tǒng)能當(dāng)即進(jìn)行停油裝置動(dòng)作，保證主機(jī)當(dāng)即斷油。在集控室操作臺上有兩塊指示板。別離指示具體停車故障和減速故障。例某船故障自動(dòng)停車項(xiàng)目有8項(xiàng)，故障自動(dòng)減速項(xiàng)目有15項(xiàng)?，F(xiàn)將故障自動(dòng)停車項(xiàng)目列舉如下：主機(jī)滑油壓力低于（延時(shí)13s）。主機(jī)滑油壓力低于（延時(shí)25s）。缸套冷卻水入口壓力低于（延時(shí)21s）。主機(jī)排氣閥壓力低于。平安愛惜系統(tǒng)發(fā)出超速信號。主操縱系統(tǒng)發(fā)出超速信號（主機(jī)轉(zhuǎn)速大于107r/min）。鍋爐蒸汽壓力高于。主機(jī)活塞冷卻油不流通（延時(shí)15s）。上述第二項(xiàng)和第三項(xiàng)停車信號可通過越控按鈕來取消。車鐘通信系統(tǒng)的要緊作用是把駕駛室發(fā)出的車鐘命令或輔車鐘命令傳送給集控室或機(jī)艙，以便于輪機(jī)員在

58、集控室或機(jī)艙進(jìn)行正確無誤地操縱。車鐘通信系統(tǒng)的核心部件是S5-100U可編程操縱器。與它相連的設(shè)備有車鐘、按鈕部件、車鐘記錄儀等。按鈕部件包括備車、完車兩個(gè)輔車鐘按鈕和其它按鈕，及各類指示燈?，F(xiàn)以備車為例說明本例遙控系統(tǒng)中輔車鐘的利用方式。駕駛員按備車按鈕，駕駛室和集控室兩處備車指示燈，蜂鳴器響；輪機(jī)員按備車按鈕消聲，閃光由原先的快閃變成慢閃。這時(shí)輪機(jī)人員進(jìn)行備車工作。備車完成后，輪機(jī)員按備車按鈕。這時(shí)指示燈由原先的慢閃變成平光。輪機(jī)員再按備車按鈕，兩處備車指示燈再次閃光且蜂鳴器響。駕駛員按備車按鈕，兩處的聲光信號全數(shù)消失。Aj指令發(fā)及其NIK檢制建踣4E P SIMOS RCS S1 主站S

59、IMOfi MEC 51 ,分站-Ch “ GOOep控.國件圾.蒜I壓力壓r I 僦*停S1MAT1C-S5 ET豆 4 06“也 。*3Ie*SIMOfi SUN 51ft圖5-1SIMOS-RCS-51型主機(jī)遙控系統(tǒng)示用意主機(jī)的操作部位總地來看有三處，即駕駛室、集控室和機(jī)艙。但每一處都有不同位置的操作方式。在駕駛室不但室內(nèi)設(shè)有車鐘手柄。在雙側(cè)船舷旁別離設(shè)置了操縱臺。在靠離碼頭等機(jī)動(dòng)操作時(shí)，利用船舷旁操縱臺上的車鐘手柄和側(cè)推器操縱手柄來操縱主機(jī)無疑是更平安、方便、有效。集控室可利用車鐘手柄進(jìn)行全自動(dòng)遙控，也可利用手動(dòng)操縱板進(jìn)行手動(dòng)遙控。集控室全自動(dòng)遙控和駕駛室全自動(dòng)遙控共用一套PLC操縱系

60、統(tǒng)。集控室手動(dòng)遙控是利用一套氣動(dòng)操縱系統(tǒng)，要緊組成部份是機(jī)旁操作系統(tǒng)。在機(jī)艙起動(dòng)換向等操作用一根操縱手柄完成。調(diào)速可用表盤式旋鈕實(shí)現(xiàn)。并通過空氣壓力表指示出給定轉(zhuǎn)速的大小。此給定轉(zhuǎn)速壓力信號送至調(diào)速器。由調(diào)速器驅(qū)動(dòng)油門桿。假設(shè)調(diào)速器不能正常工作可利用機(jī)旁油門手柄進(jìn)行加速。機(jī)旁操作系統(tǒng)采納SULZER公司生產(chǎn)的DENIS-I系統(tǒng)，它既是機(jī)旁操作時(shí)的操縱系統(tǒng)又是自動(dòng)遙控時(shí)的接口裝置。它有多種連鎖功能，如盤車機(jī)連鎖、換向連鎖、輔助鼓風(fēng)機(jī)連鎖等七種連鎖功能。主機(jī)氣缸油供給裝置不是采納傳統(tǒng)的注油器，而是采納供油泵油馬達(dá)供油泵裝置，使氣缸油的供給量不僅與主機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，而且還隨主機(jī)燃油供給量的增大而增大。另