基于PLC控制的机舱监控系统开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

***名： *** 导师姓名、职称： 叶林 讲师 所属学院： 能动学院 专业班级： 轮机1108班

设计（论文）题目：基于PLC船舶机舱监控系统设计

2015年4月03日

1.目的及意义 随着全球经济的飞速发展，海上运输拥有着越来越重要的地位和作用，此时保证船舶安全、节能、环保是造船工业技术的追求目标，尤其是对于安全，船舶机舱监控技术起到了重要的作用。随着人工智能，控制原理和数据处理等技术的飞速发展，计算机技术越来越广泛的运用与传播领域。船舶机舱监控系统作为机舱自动化中的一项基本内容，其主要功能是对机舱中各种设备的工作状态和运行参数进行实施监控，并给以工作人员提示与警报，使他们有足够的时间来处理异常的状况，以保证船舶安全运行，以保障生命与财产的安全。 机舱是船舶的心脏,集中了船舶的主要动力设备。传统的机舱监控系统以中小型计算机集中监控为主,难以实现远程控制,已不能适应造船业的迅猛发展。我国已进入造船大国行列,但船舶操舵系统、监控系统等船舶配套电子系统,还多采用国外产品,研究新型的船舶机舱监控系统对于提高船舶自动化水平,推动我国船舶工业的迅速发展具有重要意义。 船舶机舱监测系统是船舶的重要组成部分,其功能主要是检测、控制机电设备的工作状态和参数,并进行指示、报警、控制和记录。该系统工作的可靠性直接影响到船舶的安全航行。船舶在正常航行过程中,主机、发电机以及机舱中其他为主机、辅机服务的设备的工作状态和参数都在不断地变化,为了能随时了解设备的运行情况,在集控室中也能对各个设备的运行进行监控,因此就需要一套实时性强、工作可靠的机舱监视报警系统。当设备的运行参数超过某一预先设定的极限值时,能发出声光报警提醒值班轮机员,可以提高故障预防能力及缩短排查处理故障的时间。由此可见船舶机舱实时监视报警系统的重要性。 机舱检测报警系统是船舶自动监控系统的一个重要组成部分，是实现“无人机舱”的关键。该系统的主要功能是为实现对对主机,锅油,燃油,滑油等主要系统的工作状态和参数的监控，并进行指示、记录、打印等处理。当系统监测到设备工作异常时，系统立即发生警报，提醒工作人员及时处理问题，并对相关设备进行操控，确保安全运行。 最初的机舱自动化报警系统主要由继电器和半导体逻辑电路组成,现在已经不适合机舱自动化的发展要求。为了适应现代自动化机舱的要求,PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为船舶机舱控制的主要环节,使控制系统更加安全、迅速、可靠。 在本课题研究中，主要基于主流的PLC智能化模块，针对温度，压力，流量，浓度等一些具体的测量指标来模拟对机舱中各种设备的监测，包括数据采集，光，声警报，警报数据打印，通过模拟，来体现整个机舱监控系统的运行，以便运用于船舱之中，给船舶管理工作带来帮助，减轻轮机员劳动强度，进一步推动无人机舱系统的发展。 当前高水平的船用监控系统产品基本被国外公司垄断，国内也有很多公司和研究所致力于船用监控系统产品的开发，但是实船应用和国外相比仍有差距，因此对船舶机舱监控系统技术的研究具有很重要的现实意义。 2.研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施 1）研究的基本内容 （1）船舶机舱监控系统的结构。 （2）计算机监测的基本原理。 （3）机舱监控系统的设计。 （4）船舶机舱监控软件的设计。 通过以上对象的研究，使机舱更加智能化，自动化，从而给船舶管理工作带来帮助，减轻轮机员劳动强度，进一步推动无人机舱系统的发展。首先对整个系统进行合理的规划，使机舱监控系统更加简单、从而方便船员管理与操作。并从硬件和软件方面着手，确保机舱监控系统实现较高的自动化程度，方便船员管理。通过对系统的研究，确定系统工作过程中工艺流程的各类参数，详细了解系统所需各类仪器与仪表的参数及工作原理。选择合适的控制模型。 2）技术方案及措施 本文预采用西门子S7系列PLC来控制船舶机舱监控系统，该套监视系统包括对主机、消防柴油机、发电机的主要数据的采样，显示；对相关主机、辅机以及舵机等其它方面的参数进行检测报警，及其它设备的运行状态指示。在报警信号处理方面，我们采用PLC 处理，由PLC 机舱开关量传感器采集到的信号后，经过内部逻辑处理后，用输出点去控制蜂鸣器、指示灯或控制阀，提醒值班的工作人员注意，并且进行实时地打印。 （1）首先分析船舶机舱监控系统的控制对象，并确定输入／输出设备，详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解系统内所有设备的连接关系、控制关系。确定输入设备（如：按钮、转换开关、位置开关及传感器等）输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其他执行器等）。从而确定于PLC有关的输入、输出设备，以确定PLC的I／O点数， （2）根据系统各个方便的性能要求，选择合适的PLC机型、容量、I／O模块、电源等设备。并分配I／O点，画出PLC的I／O点和输入、输出设备的连接图或对应关系表。画出PLC的外围硬件线路。包括主电路和辅助电路图。 （3）程序设计，根据系统的要求，选择合适的编程方法来设计PLC的控制程序，并对程序进行初始化程序、检测、故障诊断和显示等程序，进行程序的模拟调试。 （4）进行硬件实施与联机调试，硬件实施主要包括设计控制柜和操作台灯部分电器的布置及安装接线、设计系统各部分之间的电气互联图。联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线调试。 （5）全部调试完毕，查验调试结果，整理和编写技术文件。 3.进度安排 第01-03周：与指导老师会面，基本确定毕业设计流程安排及相关事项，查阅相关资料，确立基本想法并完成开题报告。 第04-06周：在深入研究PLC控制的技术和理论后，确定PLC及系统各器件的选型，同时完成相关文章翻译。 第07-09周：完成基于PLC控制的船舶机舱监控系统的基本设计，包括计算机监测的基本原理。 第10-12周：构造基于PLC和硬件电路和软件编程的设计，对设计系统进行模拟调试。 第13-15周：完成论文撰写，交指导教师评阅和对论文的修改，准备毕业答辩。 4.阅读的参考文献 [1] 林叶锦,徐善林.船舶电气与自动化[M].大连：大连海事大学出版社；北京：人民交通出版社，2012. [2] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2002. [3] 廖常初.可编程控制器的编程方法与工业应用[M].重庆：重庆大学出版社，2001. [4] 陈忠平，等. 三菱FX/Q系列PLC自学手册[M].北京：人民邮电出版社，2009. [5] 陈忠平，等. 西门子S7-200系列PLC自学手册[M].北京：人民邮电出版社，2008. [6] 王卫兵 ,宋欣. 可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2009. [7] 秦曾煌.电工学[M]. 第六版. 北京:高等教育出版社, 2004. [8] 刘铁生.PLC控制[M].武汉：武汉理工大学出版社，2012. [9] 郑华耀. 船舶电气设备及系统[M].大连：大连海事大学出版社，2005. [10] 罗文, 周欢喜, 易江义. 电气控制与PLC技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008. [11] 刘国平，船舶电气与通信[M].北京：海洋出版社，2010. [12] 史际昌. 船舶电气设备及系统[M].大连:大连海事大学出版社,1998. [13] 林恩灵,周佐谕,刘玉良. 基于单片机的船舶锚机远程控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2012（5）:52-54. [14] SIEMENS AG. SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual. 2000. [15] Siemens Corp.SIMATIC NET Communications Processor for Industrial Ethernet Technical Manual 2008. [16] Nordin Saad;M. Arrofiq. A PLC-based modified-fuzzy controller for PWM-driven induction motor drive with constant V/Hz ratio control[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing,2012(2):95-112. [17] 刘克生，轻松学通西门子S7-200PLC技术[M].北京：化学工业出版社，2014. [18] 严盈富，PLC入门[M].北京:人民邮电出版社发行，2005 [19] 曾令全，李书权.电机学[M].北京：机械工业出版社，2010. [20] 蔡红斌，电气与PLC控制技术[M].北京：清华大学出版社，2007. [21] 张厂，基于PLC的船舶机舱监控系统的应用研究. 大连海事大学.2010 [22] 章丽芙，PLC自动控制综合实验系统设计.东南大学.2006 [23] 战琪 ，机舱巡回监测与报警系统的研究.大连海事大学.2008 5.指导老师意见 指导教师签名：_______________________ 年 月 日