2022年PLC与船舶自动化的应用

1、精选精选.精选.PLC与船舶自动化的应用摘要本文重点介绍PLC在船舶自动化的应用，近年来，PLC在国内已得到了迅速推广普及。它正改变船舶自动控制的面貌，对传统产业的技术改造，开展新型工业具有重大的实际意义 。在现代船舶中越来越讲究自动化，然而可编程控制器PLC在船舶自动化中是必不可少的。本文将重点介绍可编程控制器PLC在船舶各种设备中的具体应用。针对老式船舶中存在的问题从而提出了一种采用可编程控制器PLC和数字显示仪表结合组成，这样不且提高了生产效率，还提高了生产速度和船舶的反响能力从而更平安更可靠。同时也节约费用。目录可编程控制器的概述。可编程控制器的组成与工作原理。采用可编程控制器PLC对

2、应急发电机的自动启动控制。电路设计及器件选择。精选精选.精选.可编程控制器PLC。采用可编程控制器PLC和数字仪表结合组成的应急发电机自动控制的优点。结论。 可编程控制器的概序可编程控制器是60年代末美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLCpro-grammable logic controllet目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断。计时，计数等训序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制柜，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的本钱和时间。通用汽车公司对新型控制器提出10点具体要求。1编程简单，可现场修改

3、程序。2维护方便，采用插件式结构3可靠性高于继电器控制柜4体积小于继电器控制柜5本钱可与继电器控制柜竞争6可将数据直接输入计算机7可直接用115V交流输入8输出采用115V，能直接驱动电磁阀，交流接触器等；精选精选.精选.9通用性能强，扩展很方便；10程序要能存储，存储容量可扩展到4K字节。这10点要求几乎成为当时各个自动化仪表厂商生产PLC的根本标准。概够起来，PLC的根本设计思想是把计算机功能完善，灵活。通用等优点和继电器控制系统的简单易懂。操作方便。价格廉价等优点结合起来。控制器的硬件的标准的通用的。根据实际应用对象，将控制内容编程软件写入控制器的用户程序存储器里。控制器和被控制对象连接

4、起来。随着半导体技术尤其是微型计算机技术的开展，到七十年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处里器，输入输出模块和外围电路也都采用了中。大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是只有逻辑判断功能，还同时具有数据处理。PID调节和数据通信功能。国际电工委员会IEC公布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作如下的定义；可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，要来在其内部存储器执行逻辑运算，训序控制，定时。计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备

5、，易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩冲其功能的设计。可编程控制器对用户来说是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的定货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得带迅速的开展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。精选精选.精选. 可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点； 可靠性高，抗干扰能力强;可编程控制器是专为工业控制而设计的。除了对器

6、件的严格涮选和老化外，在硬件和软件俩个方面还采用了屏蔽，隔离。故障论断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，使其平均无故障时间到达35X10h以上。编程简单。直观。可编程控制器是面向用户。面向现场，考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点，它没有采用微机控制中常用的汇编语言，而采用了一种面向控制过程的梯形图语言,梯形图语言与继电器语言相似，形象直观，易学易懂，电气工程师和具有一定知识的电工。工艺人员都可以在短时间学会，使用起来得心应手，计算机技术和传统的继电器控制技术之间的隔膜在可编程控制器上完全不存在，世界上许多国家的公司生产的可编程控制器把梯形图语言作为第一用户语言。

7、精选精选.精选.适应性好，可编程控制器是通过程序实现控制的，当控制要求发生改变时，只要修改程序即可，由于可编程控制器产品已标准化，系统化，模块化，因此能灵活方便地进行系统配置，组成规模不同，功能不同的控制系统，适应能力特别强，故既可控制一台单机，或是一条生产线，又可控制一个复杂的控制系统，既可现场控制又可远距离控制。功能完善，接口功能强，目前的可编程控制器具有数字量和模拟量的输入和输出，逻辑和算术运算，定时，计数，训序控制，通信，人机对话，自检，记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高，接口功率驱动极大地方便了用户，常用的数字量输入输出接口，就电源而言有110V 220V交流和5V 24V 4

8、8V 地直流；负载能力可在0.55A的范围内变化，模拟量的输入和输出有多种规格。由于PLC具有以上特点，他把计算机技术与继电器技术很好的融合在一起，最新开展的PLC产品，还把DDC直接数字控制技术加进去了，并具有与监控计算机上连网的功能，因而它的应用几乎覆盖了所以工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适应于生产过程控制，实现工业生产的优质，高产，节能与降低本钱。总之，PLC技术代表了当前电气程序控制的先进水平，PLC与数控技术和工业控制已成为机械工业自动化的三大支柱。 可编程控制器的应用精选精选.精选.PLC的应用范围通常可分为五大类.1训序控制，这是今天PLC最广泛应用

9、的领域。它取代传统的继电器应用于单机控制.多机控制.生产自动线控制。2.运动控制。PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模块，摸快移动一轴或数轴的目标位置。当每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。3.过程控制。PLC能控制大量的物理参数，例如温度，压力，速度和流量。PLC模块的提供使PLC具有了闭环控制的功能，即一个具有有PID可用控制能力的PLC可要于过程控制。当由于控制过程中变量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在一定直上4.数据处理。在机械加工中，出现了把支持训序

10、控制的PLC和计算机数值控制CNC设备紧密结合的趋势。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。5.通信。为了适应国外近几年兴起的工厂自动化FA系统开展的需要，必须开展PLC之间和上级计算机之间的通信功能，作为实时控制系统，PLC数据通信速度要求高，而且要考虑出现停电，故障时的对策等。I/O模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络联结构集中管理信息的分布式网络系统。精选精选.精选. 可编程控制器组成及工作过程PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机，他的硬件结构根本上与微型计算机PC相同，但其工作过程与PC有些差异。电源中央处理器存储器输入模块输出模块用户输出设备编

11、程器外部设备用户输入设备可编程控制器构成的根本控制系统硬件简化图，其中可编程控制器的根本组成由虚图。1.中央处理器CPU它是可编程控制器的神经中枢。是系统的运算，控制中心，他按照系统程序所给予的功能，完成以下任务；A接收并存储用户程序和数据B用扫描的方式接收现场输入设备的状态和数据C判断电源，PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误D完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务E更新有关标志位的状态存放器的内容，实现输出控制，制表打印或数据通信等功能。精选精选.精选.2.存储器。存储器用来存储数据和程序，它包够随即存取的存储器RAM和在工作过程中只能读出，不能写入的EPROM RAM中的用

12、户程序可以用EPROM写入器写入到EPROM心片中，写入了用户程序的EPROM又可以通过外部接口与主机连接，然后让主机按EPROM中的程序运行。EPROM是可擦可读的只读的存储器，如果存储的内容不需要时，可以用紫外线擦除，重新写入新的程序。3. I/O模块。I/O模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件，PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O组建，供用户选用。4.电源。 PLC配有开关式稳压电源模块，用来对PLC的内部电路供电。PLC采用集中采样，集中输出的工作方式，减少了外界干扰的影响，PLC的工作过程分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段，如图；输出接口输出锁存

13、输出映象区用户程序输入映象区输入接口输入采样 程序执行 输出刷新输入采样阶段，PLC以扫描工作方式，按训序将所有信号读入到存放输入状态的输入映象区中的存储，在本工作周期内，这个采样结果的内容不会改变。精选精选.精选.程序执行阶段，PLC按训序对程序进行扫描，分别从输入映象区和输出映象区中得到所需要的数据进行运算。处理。再将程序执行的结果写入输出映象区中储存，但这个结果在整个程序未执行完毕之前不会送到输出借口上去。输出刷新阶段。在执行完用户所有程序后，PLC将映象存放器中的内容送入到输出锁存器中，再去驱动用户设备。 PLC重复执行以上三个阶段，每一次重复的时间为一个扫描周期。在PLC中常采用一种

14、为：“看门狗watch dog的定时监视器来监视PLC的实际工作周期是不是超时，以防止PLC在执行程序过程中进入死循环，或执行了非预定的程序而造成系统瘫痪。 采用可编程控制器PLC的应急发电机的自动启动控制采用可编程控制器PLC和数字显示仪表结合组成的应急发电机组的自动启动控制器，能适应不同电压等极及频率的应急发电机组，能自动检测主电网的欠压，自动启动应急发电机组，自动合闸供电，并能发出启动成功或启动失败的报警信号，和适应但台发电机的自动启动控制。精选精选.精选.电路设计和器件选择电路设计主要分为主电路及PLC控制电路俩大部份组成主电路包括控制400V配电屏向应急负载供电的自动空气开关ACB1

15、和控制应急发电机组向应急负载供电的自动空气开关ACB2。ACB1和ACB2选用可以自动合闸和分闸的DW914或其它适宜的型号，这一局部原理较为简单，就不加介绍了。自动控制电路以PLC为中心，加上提供输入信号的数字电压表，数字频率表和电压继电器，以及作为输出执行功能的一组中间继电器组成。其电路如图这局部是整个应急发电机组自动控制器的核心，主要分为信号变换及输入局部，输出执行局部和程序控制局部。总体工作如下；400V主汇流排电压下降到310V以下，延时5秒，即发出欠压信号，PLC控制ACB1分闸，主开关欠压保护，同时发出应急发电机组启动信号，应急发电机组开始启动，电压逐渐上升，转速加快，逐渐接近额

16、定转速，通过数字电压表和数字频率表测量应急发电机组的电压和频率，并将俩表的BCD码数字信号送入PLC进行比较，运算。在启动后15秒内应急发电机组电压到达370V390V频率到达4852HZ即认为启动成功，向ACB2发出合闸信号，如果15秒内没有到达370V390V频率到达4852HZ即认为第一次启动失败，PLC发出第二次启动信号。如果三次启动都失败，共45秒那么向中央控制室发出报警信号，同时向应急发电机组发出停止信号程序终止，应急发电机组启动成功后，如400V配电扳恢复供电，那么向应急发电机组发出停机信号，同时使ACB2分闸，ACB1合闸，精选精选.精选.输入局部数字电压表和数字频率表内部的工

17、作原理根本相同，主心片都采用MC14433弹片A/D转换器MC14433的主要特点之一除了在LED数码显示管上显示测量值外，还具有BCD码输出，可送入PLC内进行数据处理比较，并且控制程序流向，另外MC14433的转换速率为310次/S，远远大于PLC扫描周期，所以程序的读取非常稳定。但是PLC输入一般只能接收频率小于25HZ脉冲，而对于50HZ左右的频率脉冲将不能被PLC直接处理，必须要用PLC的特殊功能指令调整滤波时间指令REFF来加以解决。我们必须注意到PLC的输入电路是采用的负逻辑方式，即ON的状态是X输入口与COM口间为高阻状态，而MC14433DD的BCD码和为选通信号均为正逻辑脉

18、冲，因此必须对这些输入脉冲信号进行倒处理，为此，在数字表输出口和PLC输入口之间增加了由BG1BG3和R1R8组成的反向器。 其它一些输入信号，如配电屏电压检测/主开关状态检测等均为继电器触电输入方式。精选精选.精选.3输出局部 PLC的输出局部比较简单，采用HH62P型小型中间继电器作为输出驱动元件，完成相应的分闸和合闸和报警功能。4.程序设计要点；控制流程 应急发电机组自动控图图5内部元件定义A输入继电器X0X3 数字电压表BCD码输出信号Q0Q3X4X6 数字电压表个位 十位 百位 选通信号DS4 DS3 DS2X7 数字频率表频率脉冲信号PPX10 400V主汇流排电压信号，接通为失压

19、，断开为有点X11 ACB1已合闸X12 ACB2已合闸X13 外部复位信号B输出继电器Y0 发电机启动Y1 ACB2已分闸精选精选.精选.Y2 ACB2已合闸Y3 发电机停止Y4 启动失败Y6 ACB1已分闸Y7 ACB2已合闸Y13 发出启动信号指示Y14 电压符合设定值指示Y15 频率符合设定值指示C辅助继电器M100 应急发电机运行中 主汇流排有电M101 主汇流排失电M102 启动信号M103 启动失败报警M104 启动成功信号M120M122 储存电压比较结果M124M126 储存频率比较结果D定时器T1T6 模拟操作开关点动时间继电器T11 启动时间15秒T12 检测时间3秒T14T15 报警闪光定时0.5秒E计数器精选精选.精选.C10 在检测周期内测得电压符合标准值的次数，10次C11 在检测周期内测得频率符合标准值的次数，3秒C12 启动未成功次数 三次C13 报警闪光次数，300次检测程序介绍 在整个系统的运行过程中，对电压和频率的检测结果判断应急发电机组是否启动成功的关键，也是程序设计的重点所在，对PLC可编程控制器用上