基于PLC的船舶甲板機械集散控制

摘 要：隨著智能化、自動化以及集成化技術的不斷發展和應用，我國關于集成化技術的研究也越來越深入，其中PLC集散控制技術就是時代研究的重大產物。文章分析了PLC的基本工作原理和實踐應用過程，針對其在船舶甲板機械控制系統中的應用進行了分析，探討了最佳的集散控制方案，以供參考。

關鍵詞：船舶甲板；甲板絞纜機；機械控制系統；集散控制技術

遠洋航海事業是我國發展多邊貿易、促進經濟發展的重要產業。而近年來，隨著該產業的不斷發展，為了更好更快地推動產業信息系統的進化，提高整體運行的工作效率，技術人員對集散控制系統進行研究，提出一種基于PLC的集散控制技術。下面將對該系統的應用進行詳細的介紹：

一、PLC工作原理及實現過程

由于工業環境下工作量大、工作內容復雜，有關科研人員便研發出可編程序控制器這類數字運算操作點子系統來提高工作效率。在可編儲存器內部通過執行邏輯運算、對計算的操作、定時、順序進行控制，之后運用數字式和模擬式對指令進行編制，從而對不同的機械生產過程進行控制。

（一）PLC的基本認識。PLC與計算機系統大致雷同，分硬件和軟件兩個部分。其中硬件含有中央處理器（CPU）、輸入接口、輸出接口、電源等。軟件的主要構成部分則為應用程序的編程語言。該套程序屬于一種串行工作方式。當操作人員將指令輸入到采樣輸出的過程被稱為一個掃描周期，PLC的工作流程就是不斷對掃描周期進行重復直到系統停止運行。

（二）PLC工業控制流程。與其他控制裝置的工作流程大致相同，可以分為如下步驟：（1）要充分掌握系統的工藝流程和操作中的要求；（2）對控制方案進行分析后，篩選出最為合理的方案；（3）對系統進行配置，對控制程序進行編寫調試后，進行組裝運行測試。

二、甲板絞纜機的集中控制系統方案

（一）對控制系統的對象的要求。絞車絞盤通常會安置在就地機旁邊的控制臺上，但在集中控制處也可以進行控制，通常選用切換按鈕進行設置，以便采用就地控制與集中控制的相互轉換。方便對駕駛艙進行操作和切換，對駕駛艙內的控制臺進行集中的設置，其中包括2個操作指示燈同定位系統，利用觸摸屏對甲板進行集中控制及對參數進行監測，現場的控制臺需要具備以下的功能：能夠對動力站液壓進行啟動和停止的操作、具備載重的提示功能、離合器嚙合/脫離操縱和指示等。操作室內的控制板面需要具備以下功能：能夠對10臺絞車和6臺絞盤的回收比例進行操作；能夠啟動轉向液壓油泵電動機、對離合器的離合器嚙合/脫離操縱具有警示作用；能夠顯示鋼索的長度和張力，具有綜合報警功能。

（二）對集中控制系統方案的設計。對甲板機械監控采用集中方案的時候，需要根據駕駛臺和現場兩個方面綜合考慮控制器的輸出與輸入，從而令工業控制具有通用性，同時在編程的時候也具備一定的靈活性，通過控制器對絞線之間的連接與交換從而形成了PLC的控制網絡，利用電子觸屏實現集中操作和控制顯示，同時需要在每臺設備的附近安置操作箱方便操作，在實現集中控制和獨立分散控制后，可采用西門子的CPU作為機械操作的核心系統，利用雙絞線對控制中心進行連接來實現駕駛室的集中操作。其中該動力系統為PLC，相互之間聯系的系統為ppi系統，它可以促使系統間的數據交換盡快完成。其中，整個系統有4臺PLC，至少需要有3臺操作機可進行獨立操作。同時PLC模塊上需要設置運行燈、故障燈和待機燈，用戶可通過其他的燈對PLC進行判斷，若PLC出現故障后，運行燈將會停止運行，相應的故障提示燈會亮起，設備將會自動關閉輸出系統。

（三）對甲板硬件系統的配置。通過甲板的內部結構可以看出，絞車和絞盤通常位于甲板左右舷和艏升高甲板左右舷四處，同時每臺設備需要的輸入信號應不低于4，輸出信號應不低于3。每處至少要配置一臺微型的PLC，同時需要不低于2臺的絞車和絞盤，輸入信號總數約為18左右，輸出信號約14左右。因此，建議采用穩定性高的西門子A8，該設備的CPU參數為226，其中輸出量為22，輸入量為16，具有較強的可靠性和較高的性價比。在操縱之前需要對鋼絲繩的張力進行模擬，以便張力能符合控制的相關要求。為了設備具有維護性，需要對控制泵站和駕控臺進行集中控制，同樣采用CPU226。通過對控制系統整體進行分析，得知本系統的通信結構較為簡單，具體體現在對現場控制、對泵站的控制上。因此，可采用以PPI為主通訊協議方式。在這樣的協議下，可利用NETW（寫）和NETR（讀）指令實現各站之間的數據通信。同時利用雙絞線對其進行連接，可將4臺現場控制臺設置為從站，泵站和駕控臺設置為主站，滿足系統對通訊功能的要求。

三、對控制系統的硬件和軟件設計

通過上述的介紹可以得知PLC的控制器共6臺，其中現場箱有4臺，對控制板面的主要設計如下：

（一）硬件設計。主控制為CPU226，利用外接繼電器對輸出進行隔離，同時需要配一塊輸入輸出為EM235的擴展模塊，輸出點為16，輸出點為22，因此需要對外加繼電器進行電位隔離，并將2個RS485進行自由組網，令系統的集成能力得到提高。

（二）軟件設計。在進行硬件設計的同時可以著手軟件設計工作，軟件這幾的主要任務是根據控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC設計最關鍵的問題，程序編寫時軟件設計的具體表現，在控制工程的應用中，良好的軟件設計思路是設計關鍵，優秀的成果 便于工程人員理解掌握、調試系統與日常系統維護。

四、結語

（1）改善了系統運行的可靠性，系統采用容錯技術，集散控制，使得單元故障問題只影響局部運行，且系統具有自診斷、報警功能；

（2）工作原理簡單、靈活，便捷方便。采用標準的硬件模塊和軟件模塊，能靈活組建，節約了成本，提高了工作效率。所以，PLC在船舶甲板機械集散控制系統中的應用能提升整體工作效率、節約成本，具有積極的推廣意義。

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