摘 要

本文主要是借助西门子S7—200软件绘制电气原理图和编写控制程序，完成将船舶辅锅炉与PLC控制系统结合实现自动控制。

论文主要研究了船舶辅锅炉与PLC控制系统相结合实现锅炉自动控制，将燃油锅炉与PLC控制器相结合的技术，设计了一个全新的控制系统，将能够实验燃油锅炉实现自动控制。

研究结果表明：将PLC控制系统与燃油锅炉相结合可以实现数控与机器自动化，减少人力使得可以控制锅炉在其运行效率最高时运行。

本文的特色：针对船用燃油锅炉存在的控系统缺陷，进行新的设计、新的技术使得船用锅炉的机器自动化技术得以进一步的提升。本文则是将PLC控制系统与船用燃油锅炉相结合的技术来实现控制船用锅炉系统的自动控制，将燃油锅炉控制在其运行效率最高时运行，以此来提高燃油锅炉的运行效率。

关键词：PLC控制系统及控制器；船用燃油锅炉；运行效率；触摸控制屏

Abstract

This article mainly draws on Siemens S7-200 software to draw electrical schematic diagrams and write control programs to complete the automatic control by combining the ship's auxiliary boiler with the PLC control system.

The thesis mainly studies the technology of combining ship auxiliary boiler with PLC control system to realize automatic boiler control, combining oil boiler with PLC controller, and designing a brand new control system, which will be able to experiment with oil boiler to realize automatic control.

The results of the study show that: combining the PLC control system with the oil-fired boiler can realize numerical control and machine automation, reducing manpower and making it possible to control the boiler to operate when its operating efficiency is at its highest.

Features of this article: Due to the defects of the control system of marine fuel-oil boilers, new designs and new technology are born to further improve the machine automation technology of marine boilers.This research introduces the technology of combining PLC control systems with marine fuel boilers, which can realize the automatic control of marine boilers and make the boilers operate at its highest efficiency in order to improve the effect.

Key Words：PLC control system and controller; marine fuel oil boiler; operating efficiency; touch control screen

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现研究状况 2

1.3 本文研究内容 3

第2章 PLC电路技术 5

2.1 PLC的基本概念 5

2.2 PLC的基本结构 5

2.3 PLC的工作原理 6

2.4 PLC的特点 6

2.5 PLC系统设计的基本原则 6

2.6 PLC的选型 6

第3章 船舶锅炉系统结构和控制方案 8

3.1 船舶锅炉系统结构 8

3.2 PLC控制系统的设计与船舶辅锅炉系统结合的方法 9

3.3 CPU的I/O地址分配 11

3.4 PLC的硬件连接 13

3.5 自动控制系统软件 13

3.6 船舶辅锅炉系统实现PLC自动控制的必要性 15

3.7 船用辅锅炉的PLC自动控制系统的设计思路 16

3.8 系统对于供给水和燃烧的控制原理 17

第4章 船舶辅锅炉PLC和触控屏的设计连接 20

4.1 系统硬件设计 20

4.2 锅炉水位控制外部接线图 23

4.3 系统控制回路各部件名称 23

4.4锅炉水位控制系统的CPUI/O地址分配表 24

4.4 系统软件设计 26

4.5 锅炉水位控制系统梯形图设计 26

4.6 水位控制梯形图工作原理 27

4.7 控制界面设计 31

第5章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1 研究目的与意义

船舶辅锅炉在世界上的大型船舶中承担着重要的重要的辅助设备的角色，在船舶系统中锅炉的主要作用是：利用燃料燃烧加热锅炉内的水，将水加热成蒸汽，然后利用蒸汽的热量来加热燃油、加热滑油、进行主机开机之前的暖缸、驱使辅助机械工作和生活日常使用等作用。现如今的世界正在走向经济全球化和一体化的格局，世界经济体的发展让世界的格局发生变化。世界经济格局的变化也促进海洋船舶向着大型和超大型的方向发展，根据这种发展趋势引起了海洋船舶对于船舶辅锅炉的蒸汽蒸发量有着更大的需求，对船舶辅锅炉的蒸汽蒸发量的需求增加但是因为经济全球化和经济一体化的经济格局的影响，所以现代的船用辅锅炉的安全、经济等各个方面的性能要求也越来越高。近些年来在船舶行业中自动化控制系统也在自动化技术的快速发展进步中也在快速趋近于完善。在下文中采用了可编程序控制器（PLC）的硬件接口技术和西门子S7—200软件相结合的一种方法来将船用辅锅炉的PC端监控及自动控制实现。运用将船用辅锅炉与PLC的自动控制系统相结合的方法设计控制系统，在这里将获知PLC自动控制系统的构成模块是由PLC模块、PLC扩展模块、软件设计和外部附属部件等各个部分构成的。在接下来的设计的自动控制系统中采用的基础工具是用到了西门子公司旗下的S7—200系列及其附属软件对自动控制系统程序进行设计。在此篇文章中首先是简单的对船舶辅锅炉的自动控制系统进行讲述和说明，在了解船舶锅炉的自动控制系统时，要能够清楚设计的自动控制系统的基本结构，自动控制系统的基本结构是基本的被控制对象（船用辅锅炉的各个部件）、控制信息来源、信息整理处理等部分构成，在这里也对目前国际上对船用辅锅炉的自动控制系统的设计研究状况进行分析和探究。其次是在文章中对可编程序控制器及其附属的组态软件进行了简要的分析和讲解，通过自己在课程中学习的知识，了解清楚可编程控制器及其附属的组态软件的工作原理和结构，通过自己储存的知识对其进行功能整理和分类，然后利用其功能将船用将其应用在船用辅锅炉的自动控制系统中，再将船用辅锅炉的控制系统与可编程控制器（PLC ）相互连接和配合起来，并通过测试后得到完全可以用于实际现场并且取得良好的结果。在此篇文章对于船舶辅锅炉的一系列系统进行了深入的探讨和研究，在此篇文章中主要是在船用辅锅炉的水位液位自动控制系统和外部附属部件触摸控制屏的连接方面进行了设计和研究，在触摸控制屏中的设计则又包含了各种控制系统的设计，其中包含有设置的压力、温度、水位和故障报警等各个方面的设计。在通过自己设计水位自动控制系统和触摸控制屏接线的过程中，我已经了解和掌握该船用辅锅炉自动控制系统的主要特点以及其主要控制现象，通过掌握的知识在文章中构建船舶辅锅炉的自动控制系统和监测系统，通过对系统的结构及其控制方案进行分析和构建，形成一套完整的自动控制系统。在下文中主要通过船舶辅锅炉的自动控制系统中的输入、输出方式及特性进行设计，同时也在对输入信号、输出信号的来源进行分析，同时也进行对信号的转化处理，集中整理及分析的工作。在下文中确定了将西门子S7—200PLC作为本次自动控制系统的主要开发工具后通过利用了西门子S7—200PLC的工作原理和开发利用特点进行船舶辅锅炉自动控制系统的设计。在该自动控制系统的编程设计中应该包含有：船用辅锅炉的点火控制、船用辅锅炉的水位控制、船用辅锅炉的温度控制和压力控制以及自身故障报警等各个方面的控制系统。最后则是需要设计与程序相对应的程序监测图形画面，设计这种画面是需要通过西门子S7—200软件及其附属设备进行设计。通过在课程学习中对于船舶辅锅炉的认识和了解再加上课程必要的实际操作，对于实际的锅炉结构有较为熟悉的了解，通过这些可以将检测画面与实际的船舶辅锅炉相结合，通过实际近距离的观察和探索，合理的将各个设备的画面可以合理的布置在西门子S7—200软件中，设计的界面中要尽可能满足船舶辅锅炉的控制现场和适应现场控制。与此同时，要在设计中建立起合理的数据库，设置好通信参数、编写好各种指令语言、设计好与运行系统配套的程序等。最后，运用了西门子S7—200软件及其附属功能将设计的程序与可编程序控制器（PLC）相互连接起来，再将可编程控制器通过特定通道与船舶辅锅炉系统连接起来，通过这样的设计和连接就可以实现船舶辅锅炉系统的自动控制和远程计算机监控控制功能。

1.2 国内外研究现研究状况

在海洋船舶中船舶的主要动力装置也在慢慢实现自动控制，但是在调查和查阅资料的过程中发现了在船用辅锅炉的自动控制系统是目前世界上最早实现自动控制的船舶动力装置，在跟随时代的发展电气自动化技术也在不断的发展，因此船用辅锅炉的自动控制系统也在大幅的进步越来越完整和完善。经查阅资料可以知道自从20世纪90年代以来，在世界上的新造大型船舶几乎是都会采用微处理器作为控制系统的核心单元结构，但是还是有一部分的传播时继续使用较为落后的方法在船舶辅锅炉的控制系统中，这些落后的控制方法存在有很多的缺点，例如长时间的工作使得控制部件的表面发生磨损、破坏、氧化等部件的结构缺陷，由于这些缺陷的存在会导致整个系统的控制动作延迟或造成系统中各个继电器进行错误动作，影响船舶辅锅炉的正常工作，甚至有可能会造成船舶辅锅炉出现安全事故的情况。根据资料显示目前国际上在控制系统方面运用较多的是可编程序控制器（PLC）和单片机两种较为普遍的控制器，但是由于单片机控制器在实际应用中存在着许多的缺陷，这些缺陷导致其不能够完美的在船用辅锅炉的自动控制系统中运用，所以简单方便的可编程控制器（PLC）编程的控制系统就是现在大多数船用辅锅炉控制系统的首选控制系统，由学习积累的知识可知可编程序控制器（PLC）是有着极强的抗干扰能力、简单易学、维护简便等方面的优点，它能够很好的适应船用辅锅炉的控制系统，随着现代科技的发展和进步，可编程序控制器（PLC）的控制能力越来越趋近稳定和完善，可编程控制器（PLC）拥有者绝对的优势在普通的逻辑控制方面，除此以外它在PID调节、网络通信、私服调节的过程中也有着比较好的性能，因此它能够在海洋船舶的设备中能够大量使用，现在的船舶电气自动化技术有着快速的的发展和进步，因此海洋船舶设备的自动化程度也在随技术的进步而进步，如果将电气自动化技术运用在船舶辅锅炉系统中，那么在锅炉的控制系统中就可以做到控制精确，减少因机器部件老化产生的影响，减少控制的滞后性。工作人员也可以通过控制计算机内的程序对船舶辅锅炉系统进行燃料燃烧优化，减少耗油量，增加热能效率，以此来节约能源节约燃油等。运用计算机中的控制程序对船舶辅锅炉系统进行控制，工作人员可以通过计算机实时对系统进行监测管理，大大降低工作人员在机旁的工作时长，通过在程序中更改运行参数便可控制锅炉运行状况，从而可以更加了解锅炉设备的运行状况。

1.3 本文研究内容

根据已经学习过的课程详细进行分析船用锅炉控制系统的主要工作原理、工作过程、工艺结构，了解该控制系统中锅炉、水位、锅炉燃烧状况等各部件之间的相互协作配合。根据学习的PLC原理与应用课程结合船用锅炉自动控制的要求来确定控制方案，也应该此时开始着手拟定设计任务书，设计并验证船用锅炉自动控制系统的PLC程序，整理和编写相关的技术文件。通过设计基础的程序和外部附件将船舶辅锅炉系统与设计的程序连接起来，然后通过程序来使船舶辅锅炉系统能够与程序良好的结合从而使得船舶辅锅炉系统可以实现远程的操纵和自动控制，但根据设计的内容我们可以知道其控制得原理实质是通过用远程的控制信号和控制指令对被控制对象进行控制，这个控制过程是由可控制编程器（PLC）控制系统完成的，在控制系统中发出指令使船舶辅锅炉系统及附属设备对指令做出响应的一个步骤，在这里我将是采用PLC控制系统对船用辅锅炉的控制系统进行设计，使用计算机上的西门子S7-200软件进行编写PLC程序使用相关的软件对设计的控制系统进行模拟测试，为设计船用锅炉的控制系统提供相应的技术支持。

本章小结：本章主要是将本文的内容进行了整体性的说明，在说明中主要体现出了现如今船舶锅炉自动控制的一个现状和主要研究内容、研究目的、研究意义和国内外研究的状况等四个方面进行了简要说明介绍，并以此来奠定文章内容。