基于PLC的船舶甲板機(jī)械集散控制探究

張波 饒明 帥文鑫

摘要： 使用PLC去對(duì)船舶甲板機(jī)械進(jìn)行遙控和集中的控制。獲得的系統(tǒng)自動(dòng)化以及集成化的程度相對(duì)較高，并且還有著一定的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性，并且其自身的控制效率獲得了非常顯著的提升。這種系統(tǒng)在打撈船上獲得了非常好的使用，作業(yè)的環(huán)境也有很大的改善，使得相關(guān)人員的操作強(qiáng)度有所降低，作業(yè)的時(shí)間也被極大的縮短，同時(shí)其自身在控制上的安全性也獲得了非常好的提升。

關(guān)鍵詞： 甲板機(jī)械； 集中控制； PLC； 打撈船

近幾年，伴隨著隨著海洋工程業(yè)的快速發(fā)展，其需要配套使用的作業(yè)機(jī)械的數(shù)量和種類也不斷的增加，同時(shí)其自身的容量也有了很大的提升，以往對(duì)于這些設(shè)備在進(jìn)行操作的過程中其需要很多操作人員共同的去配合完成，因此其自身的效率和精確性并不高，所以也就存在了非常嚴(yán)重的安全隱患。所以，把這些設(shè)備去進(jìn)行幾種的控制，能夠使其自身的整體性獲得提升，使得操作控制過程中的安全性獲得保證。

而PLC主要是一種融合了多種控制技為一身的控制裝置[1]。微電子技術(shù)和控制技術(shù)之間的融合可以真正的對(duì)操作設(shè)備自身的精確性和自動(dòng)控制的要求給予保證，并且對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也成為了可能，所以，把PLC 技術(shù)使用在船舶甲板機(jī)械控制上是非常適宜的。

1.PLC 工作原理及實(shí)現(xiàn)過程

PLC 主要是為了能夠在工業(yè)環(huán)境下使用而去進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，它自身使用了可編程序的存儲(chǔ)器，其主要的作用是在其內(nèi)部去進(jìn)行存儲(chǔ)并且對(duì)于邏輯運(yùn)算和順序控制以及定時(shí)還有計(jì)算等相關(guān)操作指令進(jìn)行執(zhí)行，并且使用數(shù)字式以及模擬式的輸入和輸出，去對(duì)不同類型的機(jī)械生產(chǎn)過程進(jìn)行控制[2、3]。

（1）PLC 組成及工作原理。PLC 和一般計(jì)算機(jī)相似，通過硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件主要有中央處理器（CPU） 和存儲(chǔ)器，還有輸入接口以及輸出接口，以及通信還有其他的接口與電源等。軟件主要涉及到了系統(tǒng)軟件以及使用程序的編程語言。

PLC 可以說屬于一種比較典型的串行工作形式，其中從輸入采樣到輸出的的時(shí)候可以說能夠?qū)⑵浣凶鰭呙柚芷?，PLC 在進(jìn)行工作的整個(gè)過程可以說就是不斷的去重復(fù)直到系統(tǒng)停止運(yùn)行結(jié)束。

（2）PLC 工業(yè)控制實(shí)現(xiàn)過程。與其他控制裝置使用比較相似，PLC 在進(jìn)行控制的時(shí)候自身實(shí)現(xiàn)的過程主要有以下5 個(gè)步驟：

①對(duì)系統(tǒng)工藝過程與控制要求進(jìn)行控制；

②對(duì)方案進(jìn)行分析；

③完成系統(tǒng)配置；

④編寫控制程序同時(shí)進(jìn)行調(diào)試；

⑤組裝并運(yùn)行。

2.某打撈船簡(jiǎn)介

本文案例的工程船主要是單甲板，并且其艉部還配備了有著100 t 起重能力的起重機(jī)和船首設(shè)置了升高甲板，并且在船首底部帶流線型的箱形非自航打撈工程船，其主要使用在黃海和渤海等海域?qū)τ诔链€有沉物以及航天航空飛行物去進(jìn)行打撈，同時(shí)其自身還具備了航道以及港口清疏的能力。

3.甲板機(jī)械PLC 控制實(shí)現(xiàn)

（1）系統(tǒng)控制要求。系統(tǒng)需要可以就地去完成控制以及集中控制，并且相關(guān)的設(shè)備單獨(dú)操作彼此不產(chǎn)生影響。為保證其自身的安全，在機(jī)旁需要具備就地/集中控制的模式轉(zhuǎn)換。而集中控制位置，需要可以對(duì)于所控制的位置進(jìn)行顯示。

（2）系統(tǒng)控制方案。按照系統(tǒng)控制上的需要要求，本船甲板機(jī)械集中監(jiān)控系統(tǒng)主要是使用集散控制的方案，在泵站和駕駛臺(tái)的控制室與現(xiàn)場(chǎng)分別的對(duì)于控制器和標(biāo)準(zhǔn)的輸入以及輸出模塊去進(jìn)行設(shè)置使其能夠?qū)τ谛盘?hào)的收集和處置進(jìn)行顯示。相關(guān)控制器主要使用網(wǎng)絡(luò)去進(jìn)行鏈接然后完成信息交換使其構(gòu)成一個(gè)整體的PLC 控制網(wǎng)絡(luò)，并在駕駛控制室對(duì)其進(jìn)行集中的顯示和控制。每臺(tái)設(shè)備周圍的設(shè)置就地操作箱，真正的完成遠(yuǎn)程操控以及就地單獨(dú)分散的控制。

（3）系統(tǒng)硬件配置。從甲板機(jī)械布局可以看出，絞車和絞車集中在主甲板的左右兩側(cè)和甲板的高度上，每臺(tái)設(shè)備所需的輸入信號(hào)約為4?5， 輸出信號(hào)約為3?4?？紤]單個(gè)微型PLC的配置，即控制兩個(gè)絞車和2個(gè)絞車，總輸入信號(hào)約為16?20，輸出信號(hào)約為12?16，所以選擇 性能穩(wěn)定可靠，性價(jià)比高西門子S7-200系列CPU 226，I / O數(shù)量40（24輸入16輸出）[4]。 因?yàn)樾枰斎肽M（鋼絲繩張力），所以用EM235擴(kuò)展模塊（4輸入1輸出[4]）可以滿足控制要求。 在泵站和控制臺(tái)各設(shè)一個(gè)控制器，以控制泵站和控制臺(tái)的集中控制，從維護(hù)的方便性還可以使用CPU226。

從控制系統(tǒng)整體的架構(gòu)去進(jìn)行分析，本系統(tǒng)通信相對(duì)簡(jiǎn)便，主要是集中在駕控臺(tái)—現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)和駕控臺(tái)—泵站以及泵站—現(xiàn)場(chǎng)的控制臺(tái)，所以通信形式選擇其本身配置的PPI 使用通訊協(xié)議。這一協(xié)議下，能夠 選擇使用NETW（寫） 以及NETR（讀） 指令去對(duì)主站和從站彼此數(shù)據(jù)的通信進(jìn)行實(shí)現(xiàn)（ 主站亦能接收其他主站的數(shù)據(jù)訪問[5]） 。CPU226 安裝2 個(gè)RS-485 串行通的信口（ Port0 及Port 1） ，通過雙絞線也能夠便于進(jìn)行連接，所以把4 臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)非常的設(shè)置成為從站，泵站以及駕控臺(tái)去設(shè)置成為主站，其自身能夠與本系統(tǒng)通訊提出的需要給予滿足。

（4）控制程序。軟件主要使用的是西門子的V4.0 STEP 7 MicroWINSP6 去完成開發(fā)，其中涉及到了主站以及從站兩個(gè)不同的部分。程序表達(dá)的形式主要是梯形圖以及指令表兩種不同的方式。以下是主站部分的程序：

NETWORK 1

LD SM0. 1

R CANCEL_BUZZER： M0. 0，16

FILL 0，VW208，20

CANCEL_BUZZER M0. 0 取消報(bào)警

…………

以PLC作為系統(tǒng)的控制核心的甲板機(jī)械集中去對(duì)于系統(tǒng)在該打撈工程船上的使用進(jìn)行控制，其使得自身的工作效率與安全性獲得了很大的保證。并且，因?yàn)檫x擇了標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化的設(shè)備，所以在令這一系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，并且能夠按照現(xiàn)場(chǎng)具體的工藝情況去予以非常靈活的配置，并且使其能夠快速的進(jìn)行安裝和調(diào)試以及維護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]肖明耀. 西門子S7 - 200 系列PLC 應(yīng)用技能實(shí)例[M]. 北京：電力出版社，2010.

[2]李建興. PLC 技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]何衍慶. 常用PLC 應(yīng)用手冊(cè)[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社，2013.

（作者單位：江蘇新?lián)P子造船有限公司）