摘 要

柴油机以其热效率高，功率范围大，尺寸小，机动性好等优点在船舶动力装置中被广泛使用，近些年来，柴油机几乎成了船舶主机的代名词，所以对其控制系统的研究就十分必要。

为改善轮机员的工作环境，提高船舶的操纵能力，本文以PLC为核心控制部件设计了柴油机推进系统，目的是为了用软件的方法取代传统的电、气式逻辑回路，来完成柴油机控制功能，使推进主柴油机处于更佳的状态，实现更经济的控制。

本文在系统的研究了柴油机推进系统，介绍了西门子S7-200系列PLC之后，对柴油机推进系统整体结构进行了设计，特别是以重复启动为例，详细的研究了系统的硬件选型，使用STEP7-Micro/WIN V4.0对系统进行了梯形图程序设计和利用仿真软件对程序进行了初步的试验。

本文对西门子公司S7-200系列PLC的应用，特别是在CPU模块选型、输入输出电路设计及梯形图编写方面具有一定的见解；对原有的电、气式逻辑回路控制的推进系统改为PLC软件控制，也有一定参考价值。

关键词：柴油机推进系统；PLC；重复启动

Abstract

Marine diesel engine are widely use in marine power equipment because of it has the advantages of high heat efficiency,wide range power,small dimension,and good mechanical performance,during the past few years,marine diesel engine has almost been the pronoun for marine main engine,so it is necessary to study its control system.

To improve engineer working environment, increase the ability to maneuver the ship,This paper uses PLC as the core control unit to design marine diesel engine propulsion system,the purpose is to use the software instead of the traditional method of electricity, gas type logic circuits,to complete the marine diesel engine control functions,making main propulsion diesel engine in a better state,implementing a more economical way to control.

In this paper, after a systematic study of marine diesel engine propulsion system, introducing the Siemens S7-200 a series of PLC, designing the overall structure for the marine diesel engine propulsion system,especially on repetition start case,detailed study of the system hardware selection,using STEP7-Micro/WIN V4.0 to design the trapezium chart for the system,utilizing simulation software conducted a preliminary test for the program.

This paper has certain views from following aspects,Siemens S7-200 a series of PLC applications,especially in CPU module selection,input and output circuit designand the design of trapezium chart.In the original electrical, gas type logic circuits controlled propulsion system was changed to PLC software control process, there is a certain reference value.

Key Words：marine diesel engine propulsion system；PLC；repetition start

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题的研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外船舶推进系统的研究现状 1

1.2.2 国内船舶推进系统的研究现状 2

1.3 课题研究的意义和主要工作 2

1.3.1 课题的意义 2

1.3.2 本文的主要工作 3

第2章 柴油机推进系统概述 4

2.1 控制对象的研究 4

2.2 柴油机推进系统的组成 5

2.3 柴油机推进系统的功能 7

2.3.1 逻辑程序控制功能 7

2.3.2 转速与负荷控制功能 7

2.3.3 其它主要控制功能 9

2.4 柴油机推进系统的类型 9

2.4.1 气动式推进系统 9

2.4.2 电/气式推进系统 10

2.4.3 微机控制的推进系统 10

第3章 西门子S7-200系列PLC 11

3.1 可编程序控制器（PLC）基础 11

3.1.1 PLC的基本结构 11

3.1.2 PLC的工作原理 12

3.1.3 PLC的应用领域 12

3.2 S7-200系列PLC的介绍 13

3.2.1 概述 13

3.2.2 数据的长度和类型 14

3.2.3 编程语言 15

第4章 基于PLC的柴油机推进系统硬件设计 16

4.1 整体组成结构设计 16

4.2 重复启动控制系统分析 17

4.3 硬件选型 18

4.3.1 PLC的选型 18

4.3.2 调速器的选型 21

4.4 控制系统接线设计 22

4.4.1 PLC的I/O分配设计 22

4.4.2 PLC控制系统的接线设计 24

第5章 基于PLC的柴油机推进系统软件设计 25

5.1 STEP7-Micro/WIN编程软件 25

5.2 梯形图程序设计 26

5.2.1 重复启动条件程序设计 27

5.2.2 时间和次数程序设计 28

5.2.3 启动电磁阀和油量程序设计 29

5.2.4 指示灯程序设计 30

5.3 程序的调试 31

第6章 结论 33

致 谢 34

参考文献 35

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

对于船舶动力，主机的安全可靠性、经济性、使用寿命、重量和尺寸是首先考虑的。柴油机自1904年第一次被当作船舶主机以来，经过一百多年的发展，技术上取得了非常大的进步并逐渐完善。

目前，无论是在内河还是在沿海，中、小型船舶几乎都采用柴油机作为主机和辅机^[1]。在远洋民用船舶领域，以柴油机作为主机的2000t以上船舶比例达到98%以上，总功率比例达到96%以上。船舶柴油机不仅在普通船舶动力装置领域占据统治地位，而且在传统上认为属于蒸汽动力装置的VLCC、集装箱船、大型散货船领域也占据极为重要的地位。近些年来，船舶柴油机几乎变成了船舶主机的代名词。

为了改善轮机人员的工作环境，提高船舶的操纵能力，实现无人机舱，轮机自动化，柴油机推进系统必不可少。根据所用的遥控设备及实现方法的不同，传统的柴油机推进系统可分为气动式，电动式，电/气式，电/液式。各自存在着压力传递滞后，控制距离有限；驱动功率小，对管理人员技术要求高；结构复杂，维护难；需设置液压油回收系统，容易漏油，漏气等现象。所以现在已很少采用。