摘 要

船舶燃油黏度控制系统是船舶动力系统的重要组成部分，其能否可靠稳定工作直接关乎船舶航行的安全。燃油黏度的合理控制是保证船舶柴油主机正常运行的重要前提，一个方便、可靠的燃油黏度控制系统对于船员工作也十分重要。因此，如何实现船舶燃油黏度的自动控制显得至关重要。

论文中首先介绍了课题研究背景及国内外发展现状，通过介绍几种常规的燃油黏度控制系统，总结出系统的结构、功能和工作原理。然后根据系统的特点和控制要求详细设计了基于PLC和HMI的燃油黏度自动控制系统，包括PLC与触摸屏等硬件的选型、PLC程序的编写，上位监控画面的设计。最后进行了PLC与上位机之间的通信，从而实现了燃油黏度的自动控制。

研究成果表明，这种基于PLC和HMI的燃油黏度控制系统运行稳定可靠、维护方便，人机界面友好直观、操作性强，具有重要的实际应用价值。该系统的逻辑控制由PLC实现，而系统的状态显示和操作由HMI完成。此系统同常规的燃油黏度控制系统相比，不仅可以更迅速、直观的显示出燃油黏度和温度的变化，而且具有更强的可靠性和稳定性，具有广阔的发展空间。

关键词：燃油黏度控制系统；PLC；HMI

Abstract

Marine fuel oil viscosity control system is an important part of ship power system, its stable and reliable work directly affects the safety of the ship sailing. Meanwhile, reasonable control of the fuel oil viscosity is an important premise to ensure the normal operation of diesel main engine, Also, it is very important for crews to work with a convenient and reliable fuel oil viscosity control system. Therefore, it is of great significance to realize the automatic control of fuel oil viscosity control system.

This article firstly illustrates the research background and development status at home and abroad. And then summarizes the system structure, function and working principle through the illustrate of several common fuel oil viscosity control system, and then the automatic control system of fuel oil viscosity based on PLC and HMI are designed in detail according to the characteristics and requirements of the system, including the selection of hardware of PLC and touch screen, the writing of the PLC program, the design of surveillance system. At last, the automatic control of fuel oil viscosity are realized by finish the communication between PLC and PC.

Research results shows that the fuel oil viscosity control system based on PLC and HMI is stable and reliable, maintenance conveniently. It also has friendly man-machine interface intuitive, simplify operation, which has the important practical application value. Control function of this system is accomplished by PLC, while the operation and the system status display is accomplished by HMI. Compared with the conventional fuel oi viscosity control system, this system not only can display the change of fuel viscosity and temperature more rapidly and directly, but also possess better reliability and stability, which has a broad space for development

Key Words: fuel oil viscosity control system; Programmable Logic Controller; Human Machine Interface

目录

第一章 绪论 1

1.1选题背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3本文的研究工作 2

1.4本章小结 3

第二章 船舶燃油黏度控制概述 4

2.1船舶燃油黏度控制系统的基本概念 4

2.2船舶燃油黏度控制系统类型概述 5

2.2.1 VAF型船舶燃油黏度控制系统 5

2.2.2 NAKAKIT型燃油黏度控制系统 5

2.2.3 VISCOCHIEF燃油黏度控制系统 7

2.3基于PLC和HMI的燃油黏度控制系统 7

2.3.1燃油黏度控制系统的组成 8

2.3.2燃油黏度控制系统的工作原理 8

2.3.3燃油黏度控制系统的自动控制 9

2.4本章小结 11

第三章 燃油黏度控制系统硬件设计 12

3.1燃油黏度控制系统的硬件结构 12

3.2 PLC概述 13

3.2.1 PLC的定义 13

3.2.2 PLC的组成 14

3.2.3 PLC的工作过程 15

3.2.4 PLC的选型及介绍 15

3.3人机界面概述 17

3.3.1人机界面的基本概念 17

3.3.2人机界面的构成 17

3.3.3人机界面的功能 18

3.3.4人机界面的工作原理 18

3.3.5人机界面的选型 20

3.3.6人机界面接口 21

3.4 本章小结 22

第四章 燃油黏度控制系统的软件设计 23

4.1燃油黏度控制系统的功能 23

4.2 LOGO!的程序编写 23

4.3上位的设计 25

4.4本章小结 28

第五章 总结与展望 29

5.1全文总结 29

5.2 展望 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1选题背景和意义

20世纪70年代以来，由于柴油的价格高于重油，在船舶营运成本中，燃油的费用支出很高。为了降低营运成本，目前所有大型船舶柴油机和部分柴油发电机几乎都燃用重油。重油作为一种价格低廉的劣质燃油，具有成分复杂、黏度高、发火性差的特点。常温下几乎不能在燃油管道中运送，更不能直接喷入主机气缸进行燃烧。如果燃油黏度超过了规定值，会造成燃油系统中某些零部件的损坏和管路接口处漏油，同时也会影响燃油的雾化程度，造成燃烧不充分的现象，使燃烧效率降低，加剧零部件磨损等。如果燃油黏度过低，在高压油泵吸入的过程中可能发生汽化。因此，在燃油进入主机气缸进行燃烧之前，必须通过燃油黏度控制系统加热，使其黏度值控制在合理的范围内^[1,2]。燃油黏度控制的控制品质直接关系到到船舶动力系统的运行工况，在某些情况下甚至会影响到船舶航行的安全。所以，作为船舶供油单元的重要一环，船舶燃油黏度控制系统的管理至关重要。

1.2 国内外研究现状

目前，船上采用较广泛的为VAF型和NAKAKITA型。这些早期的燃油黏度控制系统多采用气动控制方式，系统中的测黏计、控制器、执行器均为气动元件，系统的控制规律多为PI或PID型。到20世纪90年代，VISCOCHIEF型和FCM型燃油黏度控制系统也开始运用于船上，该系统对常规的燃油黏度控制系统做了很大改进，其黏度传感器和控制器采用了单片机代替了常规的气动元件^[3]。

常规的VAF型或NAKAKITA型燃油黏度控制系统采用继电器-接触器的控制形式。由于船舶机舱环境恶劣、温度高、湿度大、震动强。所以这些系统在经过一段时间的使用后，可能出现线路老化、元器件损坏、系统可靠性降低等问题。同时，系统中大量的触点开关在高温高湿的环境下容易产生磨损、氧化，造成导电性能的降低，可能引发继电器的误动作，影响燃油黏度控制系统的正常工作，甚至影响到船舶的正常航行。