可編程控制器在船舶大倉進(jìn)水中的應(yīng)用研究

【摘 要】船舶大倉進(jìn)水系統(tǒng)是監(jiān)控散貨船大倉的一個(gè)重要系統(tǒng)，貨艙進(jìn)水報(bào)警系統(tǒng)型式散貨船上安裝貨艙進(jìn)水探測(cè)報(bào)警裝置的目的是為了及時(shí)了解船舶貨艙意外進(jìn)水的情況，以便及時(shí)采取相應(yīng)的措施，保障生命財(cái)產(chǎn)的安全。本系統(tǒng)運(yùn)用PLC控制，它的特點(diǎn)是控制方便、靈活、可靠性高，以及在環(huán)境比較惡劣的情況下不會(huì)受到外部的干擾，減少故障的發(fā)生率。此系統(tǒng)包含進(jìn)水探測(cè)報(bào)警裝置的測(cè)量、控制、報(bào)警和顯示。

【關(guān)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(jìn)水中的研究背景。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及人們生活水平的提高，船舶運(yùn)輸航業(yè)的繁忙，以及之前很多散貨船因大倉進(jìn)水而導(dǎo)致沉船事故頻頻發(fā)生，對(duì)人員及財(cái)產(chǎn)安全有著極大的危及，因此，在船舶運(yùn)輸航業(yè)中，對(duì)貨物的監(jiān)控也相應(yīng)的越來越高，船舶安全規(guī)范也更是要求所有散貨船都必須有一套監(jiān)控大倉進(jìn)水裝置。

2.可編程控制器的簡(jiǎn)介

2.1可編程控制器的定義和特點(diǎn)

可編程控制器簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)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(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。組合式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)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(yè)控制計(jì)算機(jī)，因此其工作原理是建立在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作原理基礎(chǔ)上的。但它為了可靠的應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下，便于現(xiàn)場(chǎng)人員的使用及維護(hù)，有著大量的接口器件，特定的監(jiān)控軟件和專用的編程器件。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，就是輸入采樣、執(zhí)行用戶程序和輸出刷新三個(gè)階段，完成這三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

3.可編程控制器在船舶大倉進(jìn)水中實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)的安裝位置及報(bào)警要求

下面以研究一條散貨船5個(gè)貨艙，1個(gè)艏尖艙，1個(gè)水手長(zhǎng)倉庫為例。

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

（2）艏尖艙只有1個(gè)液位報(bào)警探頭，安裝在距離艙底0.5m位置，因?yàn)轸技馀摬皇茄b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(zhǎng)倉庫只有1個(gè)液位報(bào)警探頭，一般安裝在距離底板5cm的位置。

（4）油漆間只有1個(gè)液位報(bào)警探頭，一般安裝在距離底板5cm的位置。

（5）當(dāng)水位到達(dá)液位探頭位置，系統(tǒng)報(bào)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(jù)控制要求，選擇OMRONCPM1A-60CDR-A-V1 PLC，CPM1A-40EDR 擴(kuò)展單元，輸入32個(gè)點(diǎn)，輸出38個(gè)點(diǎn)，繼電器CPM1A-60CDR。

4.系統(tǒng)控制程序的設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

所有探頭報(bào)警均需有指示燈給予指示，而且在報(bào)警過來時(shí)指示燈需要閃爍，且在液位高報(bào)警時(shí)還需給個(gè)信號(hào)到總的指示報(bào)警去，防止指示燈工作不正常或不工作，高高位報(bào)警，故障報(bào)警同樣，且在任何一個(gè)報(bào)警來時(shí)，蜂鳴器需要工作，方便提醒值班人員，本系統(tǒng)按規(guī)范需有兩路供電，以及有電源指示及失電故障報(bào)警，以及在報(bào)警過來時(shí)可以給予消除閃爍和消聲。所有液位探頭都是通過開關(guān)量電阻信號(hào)送至模塊，當(dāng)探頭正常時(shí)，阻值為2K，當(dāng)大艙液位到達(dá)探頭位置，探頭報(bào)警時(shí)阻值為10K，當(dāng)模塊檢測(cè)到10K信號(hào)時(shí)，模塊觸點(diǎn)動(dòng)作，把信號(hào)送至PLC，PLC指示液位高報(bào)警，當(dāng)探頭斷線或短路，模塊檢測(cè)不出阻值，則另一觸點(diǎn)動(dòng)作，把信號(hào)送至PLC，PLC指示故障報(bào)警（在此不作介紹）。

4.2 1#貨艙液位高高報(bào)警如圖4-6所示，當(dāng)大艙液位到達(dá)1米高度時(shí)，高高位液位探頭激活，0.02動(dòng)作，激活內(nèi)部繼電器202.02，202.02繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，通過25502閃爍功能激活10.02，輸出信號(hào)到高高位報(bào)警指示燈，并且閃爍，同時(shí)通過10.02繼電器觸點(diǎn)激活13.04，輸出信號(hào)到總高高位報(bào)警指示燈，在202.02繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作同時(shí)，通過200.02常閉觸點(diǎn)激活14.03，輸出信號(hào)至蜂鳴器，蜂鳴器工作。當(dāng)按下消聲按鈕，2.07動(dòng)作，激活10.13繼電器，10.13繼電器動(dòng)作，由于報(bào)警202.02觸點(diǎn)由原來常開變成常閉，激活200.02動(dòng)作，200.02常閉觸點(diǎn)變成常開，14.03失電停止輸出，蜂鳴器則停止工作。當(dāng)按下消除閃爍按鈕，2.06動(dòng)作，激活14.15繼電器，14.15繼電器動(dòng)作，由于報(bào)警202.02由原來常開變成常閉，激活205.02動(dòng)作，205.02由原來常開點(diǎn)變成常閉點(diǎn)，屏蔽25502閃爍功能，使原來10.02閃爍停止，高高信號(hào)報(bào)警指示燈則變成常亮，總高高位報(bào)警指示燈則也變成常亮。如果液位恢復(fù)正常，報(bào)警則自動(dòng)消失，系統(tǒng)恢復(fù)正常。當(dāng)按下試燈/蜂鳴器按鈕， 2.08動(dòng)作，則激活10.02，信號(hào)輸出，高位報(bào)警指示燈工作，同時(shí)通過10.02觸點(diǎn)動(dòng)作，激活13.04，總高高位報(bào)警指示燈工作，在2.08動(dòng)作時(shí)，也同時(shí)激活了14.03，蜂鳴器工作。再松開試燈/蜂鳴器按鈕則恢復(fù)正常。

圖4-6 1#貨艙液位高高報(bào)警路程圖

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

圖4-7 1#貨艙液位高高故障報(bào)警流程圖

5.結(jié)論

本論文取得的最大的成果是在船舶系統(tǒng)中得到了真正的應(yīng)用，但不足之處是，由于本次研究最重要的是能夠體現(xiàn)出通過PLC來監(jiān)控，而在監(jiān)控之后出現(xiàn)的報(bào)警怎樣去解決，以及給出信號(hào)去其它系統(tǒng)沒有體現(xiàn)出來。以及這次主要針對(duì)PLC，對(duì)外部設(shè)備并沒有具體的描述。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]歐哲君，張洪流.230000DWT礦砂船大艙進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 廣船科技，2009，（03）.

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[3]OMRON可編程序控制器操作手冊(cè).