PLC控制的船用锅炉水位控制系统的探究

付乾坤

摘 要：基于PLC的船舶锅炉水位控制能够增强锅炉应用的安全性和稳定性，减少船舶锅炉运行故障，提升船舶运行检修效率。为此，文章在阐述PLC控制系统内涵的基础上，结合船用锅炉的应用特点，就基于PLC的船舶锅炉水位控制系统打造问题进行探究。

关键词：PLC;船舶锅炉;水位控制系统;打造

锅炉是以内燃机为动力船舶的重要辅助机械设备，锅炉产生的蒸汽一般被用来加热燃油、驱动辅助机械和生活杂用。在人们对船舶应用要求的不断提升下船舶的自动化管控被提上日程，而锅炉的自动化控制则是船舶自动化管控的重要体现。为此，文章立足于当前船舶锅炉水位控制操作线路复杂、维护管理工作量大、可靠性弱的问题提出一种基于PLC技术的船用锅炉水位控制系统，旨在接着这种可编程控制器系统来提升船用锅炉水位控制成效。

一、PLC控制系统概述

PLC控制系统是可编程控制系统的简称，在具体操作的时候借助存储器内部的逻辑运算、顺序调控和时令把控等能够控制机械设备的生产、加工和运行。在具体操作的时候整个控制系统会按照一定的顺序进行扫描和循环往复工作，在完成一个周期的指令扫描并在没有发生指令跳转的时候会从第一个指令来按照一定的顺序来执行操作。

二、船舶锅炉的基本结构和工作原理分析

船舶锅炉是由锅炉本体和辅助设备共同组成，锅炉本体一般包含炉膛、蒸发受热面、蒸汽过滤器、空气预热器等。炉膛包含水冷壁和耐火砖墙，炉膛的存在能够为整个锅炉运行提供燃油支持，确保空间内的燃油能够充分燃烧。蒸发受热面则是通过烟气传热方式来将热量传递给锅水，在蒸汽过热的过程中会产生比较强烈的动力机械，从而在锅炉运行的过程中减少热量的损失。空气预热器则是在烟气的作用下来改造船舶锅炉内部的燃料燃烧，从而在某种程度上达到节能的作用。

第一，水位控制。采用水位计来对水位进行测试，根据控制需要将不同水位的三個开光量信号接入到PLC中，经过PLC控制水泵电机，由此实现对水位的控制，确保船舶锅炉的稳定运行。第二，蒸汽压力控制。蒸汽压力通过压力传感器来实现控制。在水位正常的时候蒸汽压力在0.4MPa到0.6MPa下可以实现燃烧，在负荷减少的时候蒸汽压力会上升，在上升到0.46MPa 的时候锅炉停止燃烧。第三，燃烧控制系统。燃烧控制系统是锅炉蒸汽压力自动控制系统，气压是燃烧系统的重要参数，在向锅炉发出信号之后自动启动油泵和风机，控制燃烧。

三、基于PLC控制的船舶锅炉水位控制系统

（一）硬件设计

船舶锅炉水位PLC电气控制系统的电路包含系统的主电路和PLC控制电路。主要电路的作用是为控制锅炉液位的水泵提供持久的供电电路支持，整个电路包含熔断器、热继电器、接触器、断路器。其中，熔断器的应用功能是有效保护船舶锅炉主电路不发生短路破坏，断路器的作用是保护船舶锅炉水泵主电路不出现破坏并控制水泵总开关，热继电器主要是对主要电路实施过载保护，接触器主要是控制水泵之间的变频系统，一个接触器控制电机抽水，一个用来控制变频器的电源。

在进行基于PLC控制的船舶锅炉水位控制系统硬件设计的时候可以基于输出、输入点的数量来进行PLC的选型，具体包含九个输入点和九个输出点。输入点包含消音、水位上下限、系统启动和停止、变频器准备、故障处理、水位上上限、水位下下限。输出点则是包含指示灯、蜂鸣器、一号和二号水泵的变频、工频输出、报警排水等。

在综合考虑多个因素之后文章选择西门子S7200系列中的CPU224控制器来控制船舶锅炉水位，整个控制器包含26个操作点。在选定硬件设备之后应用24V的开关电源来为整个操作系统提供持续性的电源。基于PLC控制的船舶锅炉水位控制的硬件结构如图一所示。

（二）软件设计

1.主要功能软件设计和实现

应用PCS7编程软件来编写连续功能图，在对这个编程图简化之后得到三冲量水位控制副回路功能框架图。在整个示意图中包含PID基本操作控制模块、模拟量的输入和输出模块等。通过模拟量输入模块来获得蒸汽流量、给水流量;通过模拟量的输出模块来将控制信号发送到给水调节阀门，调节阀门在接收到指令之后开始运作。蒸汽流量在经过乘法器处理之后得到反馈信号，这些反馈信号会和水位控制器的输出信号共同输入到加法器中，经过加法器的处理来将这些信号作为水流量控制器的最终设定数值。

2.WinCC监控界面的打造

WinCC的特点是能够将各个软件和用户程序组合在一起，在多个程序的打造作用下来形成友好的人机界面模式，从而更好地满足整个系统的运行需要。从整个系统的运作来看系统本身设置了较多的项目窗口、菜单选项、可视化窗口等。结合系统运作要求在上位机软件WinCC上设计出了汽包水位操控系统，并额外添加了能够增强性能的废气锅炉、热水井等设备。

结束语

综上所述，PLC是一种数字运算操作的电子系统，将其应用到船舶锅炉水位控制系统能够提升整个系统的运作成效，增强系统的安全性和稳定性。文章以船舶锅炉水位PLC电气控制系统作为锅炉水位控制的重要设计点，通过将PLC应用到船舶锅炉水位控制系统中能够解决传统继电器和接触器的应用缺点，从而提升船舶锅炉运行安全性和稳定性。同时，基于PLC的船舶控制系统还具备编程简单、方便你操作的特点，面临机舱温度高、湿度大的问题借助PLC能够有效实现对锅炉水位的自动化控制。

参考文献

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（作者单位： 厦门海洋职业技术学院）