基于PLC的船舶甲板机械集散控制探究

张波 饶明 帅文鑫

摘要： 使用PLC去对船舶甲板机械进行遥控和集中的控制。获得的系统自动化以及集成化的程度相对较高，并且还有着一定的稳定性和精准性，并且其自身的控制效率获得了非常显著的提升。这种系统在打捞船上获得了非常好的使用，作业的环境也有很大的改善，使得相关人员的操作强度有所降低，作业的时间也被极大的缩短，同时其自身在控制上的安全性也获得了非常好的提升。

关键词： 甲板机械； 集中控制； PLC； 打捞船

近几年，伴随着随着海洋工程业的快速发展，其需要配套使用的作业机械的数量和种类也不断的增加，同时其自身的容量也有了很大的提升，以往对于这些设备在进行操作的过程中其需要很多操作人员共同的去配合完成，因此其自身的效率和精确性并不高，所以也就存在了非常严重的安全隐患。所以，把这些设备去进行几种的控制，能够使其自身的整体性获得提升，使得操作控制过程中的安全性获得保证。

而PLC主要是一种融合了多种控制技为一身的控制装置[1]。微电子技术和控制技术之间的融合可以真正的对操作设备自身的精确性和自动控制的要求给予保证，并且对其进行远程控制也成为了可能，所以，把PLC 技术使用在船舶甲板机械控制上是非常适宜的。

1.PLC 工作原理及实现过程

PLC 主要是为了能够在工业环境下使用而去进行设计的一种数字运算操作电子系统，它自身使用了可编程序的存储器，其主要的作用是在其内部去进行存储并且对于逻辑运算和顺序控制以及定时还有计算等相关操作指令进行执行，并且使用数字式以及模拟式的输入和输出，去对不同类型的机械生产过程进行控制[2、3]。

（1）PLC 组成及工作原理。PLC 和一般计算机相似，通过硬件和软件两部分构成。硬件主要有中央处理器（CPU） 和存储器，还有输入接口以及输出接口，以及通信还有其他的接口与电源等。软件主要涉及到了系统软件以及使用程序的编程语言。

PLC 可以说属于一种比较典型的串行工作形式，其中从输入采样到输出的的时候可以说能够将其叫做扫描周期，PLC 在进行工作的整个过程可以说就是不断的去重复直到系统停止运行结束。

（2）PLC 工业控制实现过程。与其他控制装置使用比较相似，PLC 在进行控制的时候自身实现的过程主要有以下5 个步骤：

①对系统工艺过程与控制要求进行控制；

②对方案进行分析；

③完成系统配置；

④编写控制程序同时进行调试；

⑤组装并运行。

2.某打捞船简介

本文案例的工程船主要是单甲板，并且其艉部还配备了有着100 t 起重能力的起重机和船首设置了升高甲板，并且在船首底部带流线型的箱形非自航打捞工程船，其主要使用在黄海和渤海等海域对于沉船还有沉物以及航天航空飞行物去进行打捞，同时其自身还具备了航道以及港口清疏的能力。

3.甲板机械PLC 控制实现

（1）系统控制要求。系统需要可以就地去完成控制以及集中控制，并且相关的设备单独操作彼此不产生影响。为保证其自身的安全，在机旁需要具备就地/集中控制的模式转换。而集中控制位置，需要可以对于所控制的位置进行显示。

（2）系统控制方案。按照系统控制上的需要要求，本船甲板机械集中监控系统主要是使用集散控制的方案，在泵站和驾驶台的控制室与现场分别的对于控制器和标准的输入以及输出模块去进行设置使其能够对于信号的收集和处置进行显示。相关控制器主要使用网络去进行链接然后完成信息交换使其构成一个整体的PLC 控制网络，并在驾驶控制室对其进行集中的显示和控制。每台设备周围的设置就地操作箱，真正的完成远程操控以及就地单独分散的控制。

（3）系统硬件配置。从甲板機械布局可以看出，绞车和绞车集中在主甲板的左右两侧和甲板的高度上，每台设备所需的输入信号约为4?5， 输出信号约为3?4。考虑单个微型PLC的配置，即控制两个绞车和2个绞车，总输入信号约为16?20，输出信号约为12?16，所以选择 性能稳定可靠，性价比高西门子S7-200系列CPU 226，I / O数量40（24输入16输出）[4]。 因为需要输入模拟（钢丝绳张力），所以用EM235扩展模块（4输入1输出[4]）可以满足控制要求。 在泵站和控制台各设一个控制器，以控制泵站和控制台的集中控制，从维护的方便性还可以使用CPU226。

从控制系统整体的架构去进行分析，本系统通信相对简便，主要是集中在驾控台—现场控制台和驾控台—泵站以及泵站—现场的控制台，所以通信形式选择其本身配置的PPI 使用通讯协议。这一协议下，能够 选择使用NETW（写） 以及NETR（读） 指令去对主站和从站彼此数据的通信进行实现（ 主站亦能接收其他主站的数据访问[5]） 。CPU226 安装2 个RS-485 串行通的信口（ Port0 及Port 1） ，通过双绞线也能够便于进行连接，所以把4 台现场控制台非常的设置成为从站，泵站以及驾控台去设置成为主站，其自身能够与本系统通讯提出的需要给予满足。

（4）控制程序。软件主要使用的是西门子的V4.0 STEP 7 MicroWINSP6 去完成开发，其中涉及到了主站以及从站两个不同的部分。程序表達的形式主要是梯形图以及指令表两种不同的方式。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 取消报警

…………

以PLC作为系统的控制核心的甲板机械集中去对于系统在该打捞工程船上的使用进行控制，其使得自身的工作效率与安全性获得了很大的保证。并且，因为选择了标准化以及模块化的设备，所以在令这一系统自身的结构非常的简单，并且能够按照现场具体的工艺情况去予以非常灵活的配置，并且使其能够快速的进行安装和调试以及维护工作。

参考文献

[1]肖明耀. 西门子S7 - 200 系列PLC 应用技能实例[M]. 北京：电力出版社，2010.

[2]李建兴. PLC 技术与应用[M]. 北京： 机械工业出版社，2011.

[3]何衍庆. 常用PLC 应用手册[M]. 北京： 电子工业出版社，2013.

（作者单位：江苏新扬子造船有限公司）