可編程控制器在船舶大倉進水中的應用研究

【摘 要】船舶大倉進水系統是監控散貨船大倉的一個重要系統，貨艙進水報警系統型式散貨船上安裝貨艙進水探測報警裝置的目的是為了及時了解船舶貨艙意外進水的情況，以便及時采取相應的措施，保障生命財產的安全。本系統運用PLC控制，它的特點是控制方便、靈活、可靠性高，以及在環境比較惡劣的情況下不會受到外部的干擾，減少故障的發生率。此系統包含進水探測報警裝置的測量、控制、報警和顯示。

【關鍵詞】PLC；安全隔離柵；液位探頭

1.緒論

可編程控制器在船舶大倉進水中的研究背景。

隨著社會經濟的不斷發展及人們生活水平的提高，船舶運輸航業的繁忙，以及之前很多散貨船因大倉進水而導致沉船事故頻頻發生，對人員及財產安全有著極大的危及，因此，在船舶運輸航業中，對貨物的監控也相應的越來越高，船舶安全規范也更是要求所有散貨船都必須有一套監控大倉進水裝置。

2.可編程控制器的簡介

2.1可編程控制器的定義和特點

可編程控制器簡稱PC，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC。

2.2可編程控制器的基本結構

從結構上分，PLC分為固定式和組合式兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。組合式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。

2.3可編程控制器的工作原理

PLC是一種專用的工業控制計算機，因此其工作原理是建立在計算機控制系統工作原理基礎上的。但它為了可靠的應用在工業環境下，便于現場人員的使用及維護，有著大量的接口器件，特定的監控軟件和專用的編程器件。當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，就是輸入采樣、執行用戶程序和輸出刷新三個階段，完成這三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

3.可編程控制器在船舶大倉進水中實現

3.1系統的安裝位置及報警要求

下面以研究一條散貨船5個貨艙，1個艏尖艙，1個水手長倉庫為例。

（1）1#-5#貨艙有兩個液位高報警探頭，分別安裝在距離艙底0.5m位置（液位高報警），和安裝在距離艙底1m位置（液位高高報警）。

（2）艏尖艙只有1個液位報警探頭，安裝在距離艙底0.5m位置，因為艏尖艙不是裝貨物的，所以正常情況下是壓載水來平衡船舶航行的。

（3）水手長倉庫只有1個液位報警探頭，一般安裝在距離底板5cm的位置。

（4）油漆間只有1個液位報警探頭，一般安裝在距離底板5cm的位置。

（5）當水位到達液位探頭位置，系統報警，均需在控制面板上有顯示且需要閃爍。

3.2可編程控制器的選型

根據控制要求，選擇OMRONCPM1A-60CDR-A-V1 PLC，CPM1A-40EDR 擴展單元，輸入32個點，輸出38個點，繼電器CPM1A-60CDR。

4.系統控制程序的設計

4.1系統設計的要求。

所有探頭報警均需有指示燈給予指示，而且在報警過來時指示燈需要閃爍，且在液位高報警時還需給個信號到總的指示報警去，防止指示燈工作不正常或不工作，高高位報警，故障報警同樣，且在任何一個報警來時，蜂鳴器需要工作，方便提醒值班人員，本系統按規范需有兩路供電，以及有電源指示及失電故障報警，以及在報警過來時可以給予消除閃爍和消聲。所有液位探頭都是通過開關量電阻信號送至模塊，當探頭正常時，阻值為2K，當大艙液位到達探頭位置，探頭報警時阻值為10K，當模塊檢測到10K信號時，模塊觸點動作，把信號送至PLC，PLC指示液位高報警，當探頭斷線或短路，模塊檢測不出阻值，則另一觸點動作，把信號送至PLC，PLC指示故障報警（在此不作介紹）。

4.2 1#貨艙液位高高報警如圖4-6所示，當大艙液位到達1米高度時，高高位液位探頭激活，0.02動作，激活內部繼電器202.02，202.02繼電器觸點動作，通過25502閃爍功能激活10.02，輸出信號到高高位報警指示燈，并且閃爍，同時通過10.02繼電器觸點激活13.04，輸出信號到總高高位報警指示燈，在202.02繼電器觸點動作同時，通過200.02常閉觸點激活14.03，輸出信號至蜂鳴器，蜂鳴器工作。當按下消聲按鈕，2.07動作，激活10.13繼電器，10.13繼電器動作，由于報警202.02觸點由原來常開變成常閉，激活200.02動作，200.02常閉觸點變成常開，14.03失電停止輸出，蜂鳴器則停止工作。當按下消除閃爍按鈕，2.06動作，激活14.15繼電器，14.15繼電器動作，由于報警202.02由原來常開變成常閉，激活205.02動作，205.02由原來常開點變成常閉點，屏蔽25502閃爍功能，使原來10.02閃爍停止，高高信號報警指示燈則變成常亮，總高高位報警指示燈則也變成常亮。如果液位恢復正常，報警則自動消失，系統恢復正常。當按下試燈/蜂鳴器按鈕， 2.08動作，則激活10.02，信號輸出，高位報警指示燈工作，同時通過10.02觸點動作，激活13.04，總高高位報警指示燈工作，在2.08動作時，也同時激活了14.03，蜂鳴器工作。再松開試燈/蜂鳴器按鈕則恢復正常。

圖4-6 1#貨艙液位高高報警路程圖

4.3 1#貨艙液位高高故障報警如圖4-7所示，當大艙液位高高探頭發生故障時，0.03動作，激活內部繼電器202.03，202.03動作，通過25502閃爍功能激活10.03，輸出信號到高高位故障報警指示燈，高高位故障報警燈閃爍工作，同時10.03觸點動作，激活13.03，輸出信號到總故障報警指示燈且閃爍。在202.03觸點動作的同時，通過200.03常閉觸點激活14.03，輸出信號到蜂鳴器，蜂鳴器工作。當按下消聲按鈕，2.07動作，激活10.13，10.13繼電器動作，由于報警202.03由原來常開變成常閉，激活200.03，200.03觸點由原來的常閉變成斷開，14.03停止工作，則信號輸出斷開，蜂鳴器則停止工作。當按下消除閃爍按鈕，2.06動作，激活內部繼電器14.15，14.15繼電器動作，由于報警202.03由原來常開變成常閉，激活205.03且自鎖，205.03繼電器動作，原來常開觸點變成常閉，屏蔽25502閃爍功能，10.03則停止閃爍，高高位故障報警燈則指示常亮，總高位報警指示燈也變成常亮。如果故障報警消失，則系統恢復正常。當按下試燈/蜂鳴器按鈕，2.08動作，則激活10.03，信號輸出，故障報警指示燈工作，同時通過10.03觸點動作，激活13.03，總高高位報警指示燈工作，在2.08動作時，也同時激活了14.03，蜂鳴器工作。（下轉第229頁）（上接第193頁）再松開試燈/蜂鳴器按鈕則恢復正常。

圖4-7 1#貨艙液位高高故障報警流程圖

5.結論

本論文取得的最大的成果是在船舶系統中得到了真正的應用，但不足之處是，由于本次研究最重要的是能夠體現出通過PLC來監控，而在監控之后出現的報警怎樣去解決，以及給出信號去其它系統沒有體現出來。以及這次主要針對PLC，對外部設備并沒有具體的描述。 [科]

【參考文獻】

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[3]OMRON可編程序控制器操作手冊.