摘 要

随着时代的发展和进步，船舶的大型化、自动化成越来越被世界市场所需要。而在船舶自动化发展的过程中，PLC技术得到了较为广泛的应用。目前，PLC技术已逐渐成熟，可以说只要有控制需求，就可以利用PLC技术。

船舶主机是船舶动力的核心，而船舶主机冷却系统是保障船舶主机正常稳定运行的重要辅助系统。本文的主要工作是在了解了PLC控制系统之后，根据船舶主机冷却水泵自动控制的基本原理、特点和基本流程，进行输入输出点数的估算，确定开关量以及模拟量的数量，估算存储器容量，选择控制功能，选择处理速度。最后，选定PLC的机型和各模块选择，并且画出相应的PLC控制系统的硬件接线图，系统控制梯形图以及程序流程图，通过编程软件编写程序指令。最终，完成PLC冗余的自动切换系统的设计，并且达到设计要求。

关键词：PLC，自动切换，主机冷却水系统

Abstract

With the development and progress of the times, the large-scale ship, automation and more and more needed by the world market. In the process of ship automation development, PLC technology has been widely used. At present, PLC technology has gradually matured, it can be said that as long as there is control needs, you can use PLC technology.

The ship host is the core of the ship's power, and the ship's host cooling system is an important auxiliary system to ensure the normal and stable operation of the ship's main engine. The main work of this paper is to understand the PLC control system, according to the ship host cooling water pump automatic control of the basic principles, characteristics and basic process, the input and output points to estimate the amount of switch and the amount of analog, estimate the memory capacity, select Control function, select the processing speed. Finally, select the PLC model and the module selection, and draw the corresponding PLC control system hardware wiring diagram, the system control ladder diagram and the program flow chart, through the programming software to write program instructions. Ultimately, the design of the automatic switching system for PLC redundancy is completed and the design requirements are met. So as to reveal from the technical level with PLC control technology feasibility and superiority.

Keywords: PLC, automatic switching, host cooling water system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本文的研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 发展趋势 2

1.4基于PLC技术的船舶主机冷却水泵自动切换系统的设计的基本方法 3

1.5 本章小结 3

第2章 主机冷却水泵自动切换系统总体设计 4

2.1 继电器接触器自动控制系统 4

2.2 CPU系统输入输出量统计 5

2.3 自动切换系统的功能 5

2.4 自动切换系统的硬件设计 8

2.5 PLC的选择 8

2.5.1 PLC的选型 8

2.5.2 S7-200系列PLC的特点 12

2.5.3 S7-200PLC的CPU模块 12

2.5.4 CPU的供电接线 12

2.6 本章小结 13

第3章 主机冷却水泵自动切换系统软件设计 14

3.1 程序的开发环境 14

3.2 系统的主流程图及梯形图 15

3.3 本章小结 20

第4章 系统的抗干扰设计 21

4.1 干扰的来源 21

4.2 系统的硬件抗干扰措施 22

4.3 系统的软件抗干扰措施 23

4.4 本章小结 23

第5章 总结和展望 24

5.1 总结 24

5.2 展望 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 本文的研究背景

船舶主机是船舶动力的核心，而船舶主机冷却系统是保障船舶主机正常稳定运行的重要辅助系统。柴油机的冷却主要有以下四点作用：1、降低受热件的工作温度，保证其工作温度不超在其能承受的限定值以下，从而使受热部件在工作时有足够的强度；2、减少受热部件的热应力,控制受热部件内外壁的温差，使部件在合适的温差下工作；3、可以保证运动部件的空隙，比如活塞和缸套之间要保证有适当的间隙；4、还可以防止运动部件工作表面润滑油膜变质，使其可以正常工作。一旦船舶主机冷却系统出现故障，则船舶主机将不能稳定工作，一切与船舶推进有关的作业将无法正常进行，甚至会导致主机的损坏，造成极其严重的后果。因此船舶主机冷却系统的可靠性是保证船舶主机安全和稳定运行的重要因素之一。

船舶主机冷却系统的运行主要依靠主机冷却水泵的自动控制来完成的。一直以来，传统的船舶的主机冷却水泵系统的自动切换系统，在主要控制元件的选择上，都是利用了继电器接触器。继电器控制逻辑主要是，利用了继电器机械触点的并联或串联，以及延时继电器的滞后动作等，组合成控制逻辑，是硬接线逻辑。这种控制系统的接线多，而且复杂、体积大、功耗大、故障率高。系统设计并安装完成之后，如果想增加功能，或者变换其功能，都很不方便。另外，基于继电器每个只有4到8对触点，触点数目较少，它的扩展性和灵活性都受到影响。

PLC采用的是存储逻辑，它的控制逻辑是采用程序方式存储在内存中，通过改变程序，就可以达到改变控制功能的目的，所以也称之为“软接线”。而且，很多PLC还具有扩展模块，可以根据用户的需求增加输入输出点的数量，这样一来PLC的灵活性和扩展性都能够很好的体现出来。随着PLC功能的不断加强和完善，PLC在工业控制领域的应用越来越广泛。而PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂的工业自动控制系统或装置。^[7]