PLC控制的船用辅锅炉自动控制系统的分析

孙立新



PLC控制的船用辅锅炉自动控制系统的分析

孙立新

（江苏海事职业技术学院轮机工程系，南京 211170）

为了提高轮机管理人员和在校生分析PLC控制问题的能力,本文以《轮机自动化》中PLC控制的船用辅锅炉自控系统为例，对PLC阶梯图按功能块进行分析，使问题深入浅出，易于理解。

船用辅锅炉 PLC阶梯图 水位控制 蒸汽压力控制

0 引言

船用辅锅炉作为现代船舶的关键性设备，其控制技术广泛采用PLC控制。但对轮机专业的学生来说，目前电气学习方面注重的还是继电器接触器控制系统，对PLC控制中的阶梯图，分析起来比较费力。为此，本文以《轮机自动化》中PLC控制的船用辅锅炉自控系统为例，对PLC阶梯图按功能块进行分析，以提高学生和轮机管理人员分析该类问题的能力。

1 船用辅锅炉PLC阶梯图分析

从经济性出发，目前船舶的主机、辅机乃至锅炉都采用重油，而要使重油能被正常使用，必须要加热至合适的温度，加温主要是要靠锅炉产生的蒸汽，一旦锅炉发生异常，能否及时准确地分析判断和排除故障，将影响到船舶运行的经济性、安全性，由此可见锅炉的重要性。对船舶辅锅炉的自动控制系统，主要分两大部分，一个是水位的自动控制，另一个是蒸汽压力的控制，也就是燃烧的控制。

对于一般货船的辅锅炉，水位和蒸汽压力控制都是双位控制，要对PLC控制的辅锅炉进行分析，首先要搞清楚阶梯图中的输入、输出的关系，像按钮、压力开关、转换开关等都是输入信号，接触器线圈、指示灯、电磁阀线圈等都是输出信号。从锅炉控制的实质出发，对照PLC阶梯图，结合电气控制线路的分析方法，可以把每一个PLC阶梯看做一条控制线路，思路就相对清晰，下面结合辅锅炉的自动控制按功能把阶梯图分成四大部分进行逐个分析。

1.1 水位的控制

水位控制由0号线路和73号线路组成。因为是双位控制，X014和X013分别是低位和高位触点，X000、X001、X002分别是水泵转换开关的停止、自动和手动触点，X015是热过载保护触点，它们都是输入信号。M7是内部继电器，Y000为水泵的接触器线圈。很显然如果要自动补水，Y000要有电，此时M7线圈要失电，结合双位控制，也就是水位低于低位时，X013、X014都断开。当水位高于低位时，X014虽然闭合，但M7常开触点没有动作，直到水位高于高位，X013闭合，M7线圈有电，触头自保，Y000线圈失电停泵；同样可推断水位必须低于低位，M7线圈才释放，锅炉重新补水。

图1 辅锅炉燃烧自动控制梯形图

1.2 蒸汽压力控制

也就是燃烧强度的控制。这里要结合锅炉的燃烧时序控制来进行分析。按照要求，如果水位低于最低水位，84号线路X012触头断开，M8线圈失电，M8（9）触头断开，锅炉报警不能启动。启动前水位要正常，打到自动启动时，首先进行预扫风，60 s计时这时油泵、风机同时起动。风门开到最大，燃油电磁阀关闭，9号线路上的X005、X006、X007分别为燃烧控制选择开关的停止、自动和手动触点。水位正常，M8合，未进行火焰检测，M1（9）闭合，T11延时断开，所以M2线圈有电，23号线路上蒸汽压力开关X011常闭，X021、X022为风机和油泵开关的自动、手动触点，X016、X017为热保护触头，正常M12、M13线圈有电，M12（105）、M13（107）合分别启动风机、油泵，T13（23）延时60s 才闭合，所以风门挡板Y004线圈启动时没电，风门开到最大，同时M12（23）触头虽然闭合，但T14延时62s 才闭合，所以燃油电磁阀Y006线圈没电，阀关闭，到60s 时按时序进入预点火，点火变压器通电，风门关到最小，燃油电磁阀保持关闭，T12延时60s 动作，M15线圈通电，M15（102）合，点火变压器Y003有电点火，T13延时60 s也动作，风门挡板Y004有电，关小风门，到62 s时，进入点火程序，T14延时时间到触头闭合，Y006线圈有电，打开燃油电磁阀喷油，此时点火变压器保持打火，进行小油量小风门控制，如果点火成功，火焰监测触头X027合，线圈M31、M32有电，线圈M4失电，M4（23）触点断开，线圈M15断电，使点火变压器自动退出，M4（80）合，T3(80)有电，延时2 s后，T3（23）断开，使Y004失电开大风门，进入正常燃烧。当蒸汽压力至上限时时，其压力开关X011动作，23号线路上X011断，立即停油，100号线路上的X011合，T17有电，T17(23)延时停风机、油泵，控制后扫风。

1.3 火焰监控报警

X027为光敏电池触点，通过它来进行火焰监控，这是为了防止点火失败或中途熄火继续向炉内喷油。分别控制内部继电器M31、M32和M4，通过77号线路、82号线路分别进行点火时的火焰监控和运行时的火焰监控，前者由T2延时10 s 动作，后者由T16和M4共同完成。

1.4 安全保护

控制系统中的安全保护，一般有危险水位和风压过低报警、停炉。锅炉运行中水位如果低于极限水位，则84号线路中的极限水位触点X012断开，线圈M8失电，M8（121）、M8（119）声光报警，M8（9）触头断开，M2线圈失电停炉，燃油电磁阀关闭。自动启动时T11（86）开始计时，到70 s后时T11（9）断开，如风压还没建立，或运行中风压过低都导致风压触头X010断开，M2线圈失电，同样报警并停炉。

如果将这四大功能块理顺了，PLC 锅炉控制系统分析就迎刃而解。

2 故障分析

对PLC 控制的辅锅炉，一旦出现故障，首先要查看PLC 的CPU 模块电源是否正常，如果正常，再看运行指示灯是否正常，如正常说明PLC 没什么问题。对局部故障，应结合系统结构、工作原理，根据资料、图纸找到相对应的外围设备及其所对应的I/O通道，像输入信号(风压、气压、水位等)都是以标准电信号或触头的形式输入到PLC的，如果不符，系统即异常，如果是硬件问题则通过替换相应模块来解决，如果输入输出信号正常，则要通过图纸查找控制相应执行机构的电、气元器件。

3 结束语

对于PLC 控制系统的分析，可以结合设备工作原理，将梯形图分解成几个功能块，化整为零，化繁为简，由浅入深，比较适用于课堂教学，同时有利于轮机管理人员，根据故障现象进行分析和判断，及早排除故障，保证船舶辅锅炉的正常运行，保证船舶的安全可靠地运行。

[1] 中国海事服务中心. 轮机自动化. 大连: 大连海事大学出版社, 2008.

[2] 中国海事服务中心. 船舶电气与自动化. 大连: 大连海事大学出版社, 2012.

[3] 李世臣. 轮机自动化. 大连:大连海事大学出版社, 2008.

[4] 陈意惠，薛士龙，船舶电动起货机、锚机类控制电路的分析方法，航海技术, 2004,（6）.

[5] 钟蕾. PLC在船舶锅炉控制系统中的应用，江苏船舶, 2007,（2）.

Analysis of Control System Based on PLC for Donkey Boiler

Sun Lixin

（Jiangsu Maritime Institute, Nanjing 211170, China）

TP273

A

1003-4862（2013）10-0042-03

2013-03-04

孙立新（1969-），男，船舶电机员、二管轮、讲师。研究方向：船舶自动化。