基于PLC的船舶主机遥控系统辅车钟的设计

陈 严

(武汉航海职业技术学院,湖北武汉 430062)

现代航运事业的发展对自动化程度及操纵安全性的要求越来越高,船用车钟作为船舶遥控系统的重要组成部分,是现代化船舶机舱必不可少的重要设备之一。辅车钟是实现驾驶室和集控室联系的主要部件,是遥控系统重要的联络设备。目前国内船舶上使用的车钟大致有两类,一类是采用自整角机控制电路显示传令,另一类是使用手控凸轮或琴键开关等配合指示灯显示传令,实践证明这两类车钟弊端比较多。本文提出的基于PLC的新型辅车钟,能在很大程度上提高船舶遥控系统的安全性能。

1 系统构成

系统由2个控制单元组成,驾驶台控制单元和集控室控制单元,主要系统硬件有S7-200PLC CPU224模块、数字量扩展模块EM223、输入端口,以及 RS-485通讯接口、双绞线等。本系统要实现的通讯功能有:备车、定速航行、驾控、集控、应急、完车、海速、停车、前进一二三四、后退一二三四等。

2 通讯原理

通讯方式采用串行异步双工通讯。使用两台相同的S7-200 PLC CPU224和EM223组合,一台置于驾驶室,另一台置于集控室如图1所示,两者之间以RS-485通信接口和双绞线连接组成一个实用PPI协议的单主站通讯网络,在用户程序中使用PPI主站模式,S7-200 CPU在RUN模式下可以作为主站,使用主站模式后,通过读写指令读写另一个S7-200 PLC。同时也可以响应其他主站的请求,把车钟要实现的各种功能写成程序,从而达到点对点(PPI)通讯的目的。这种技术方案的优点在于用程序控制车钟功能,系统结构简单,控制方便。需要特别指出的是用RS-485通信接口和双绞线作为通讯的连接媒介,无论是在数据传输的距离还是传输的速率都大大提高,而且其抗干扰能力也较好,数据传输的安全性能得到保证。

图1 辅车钟接口电路图

2.1 实现2台PLC通讯设计

两台S7-200系列PLC通过RS-485通信接口和双绞线组成一通信网络,编程计算机或者编程器通过 PC/PPI电缆分别单独连接各台PLC,在编程软件中,通过系统块分别将他们的站地址设为2和3,用NETR和NETW指令实现两台PLC之间的通信,2号站为主站,3号站为从站,并将系统块下载到CPU中,然后将两台PLC和计算机连接在一起。在实际应用中,计算机编程完成后可以撤出系统,由两台PLC组成一主一从两站,完成数据的传输,在这个系统中,将用计算机编好的程序下载到2站中,3号站在通信中是被动的,不需要通信程序。2号站读取3号站的V存储区的值后,将其存入本机的V存储区中,2号站同时用网络写指令将它的V存储区的值写入3号站的V存储区,辅车钟PLC I/O通道表如表1所示。

表1 船用辅车钟PLC I/O通道表

SB表示常开开关,L表示指示灯。把车钟要实现的主要功能和PLC的输入输出符号对应起来,确定每个要实现的功能在PLC程序语言中都有对应的地址,以方便计算机寻址

2.2 实现车钟功能的通讯设计

(1)驾驶台发令:驾驶人员按下驾驶台处PLC输入点(如I0.0)对应的常开开关(如SB_0)后,机舱和驾驶台输出点处(如Q0.0)指示灯闪光,蜂鸣器报警。

(2)机舱回令:在轮机员接到车令后,按下机舱处PLC输入点(I0.0)对应的常开开关(SB_0),此时驾驶台和机舱处的指示灯转为平光,蜂鸣器报警消失,这是机舱回令。

(3)机舱发令:机舱要发令时,工作人员按下输入点(I0.0)对应的常开开关(SB_0)后,驾驶台和机舱输出点处指示灯闪光,蜂鸣器报警。

(4)驾驶台回令:驾驶员接到车令后按下输入点(I0.0)对应的常开开关(SB_0),指示灯转为平光,蜂鸣器报警消失。

为此,首先要规划主站的发送缓冲区和从站的接收缓冲区。之后,输入程序,即可实现辅车钟功能通讯,程序如下:

主站主程序:

由此可得,一个输入点可以实现发令和回令两个功能,同时上述程序只要改变存储区就可以实现其他车钟功能。

3 结 语

本方案提出的新型辅车钟体积小、重量轻、使用方便,系统安全可靠。同时由于比较指令和数据接收发送相结合的应用,合理地解决了一个输入点可以扮演发令和回令的问题,不但节省了I/O点数,也使系统更加合理,更加科学。该方案目前已在实验室完成设计与调试工作。

1 廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

2 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7—200PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

3 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.S7-200可编程序控制器系统手册[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

4 曾维鲁.SFDY-I型船舶主机遥控装置集成车钟功能[J].武汉水利电力大学(宜昌)学报,1998.

5 周 平.电脑型传令钟设计与应用[J].武汉造船,2005(5).