1. 研究目的与意义（文献综述）

目前对于已投入运营的油轮,其锅炉所采用的控制器件,大部分还是采用继电接触型的传统控制方法。系统利用继电器触点的串联或并联、通断来实现各种逻辑控制，其特点是接点多、线路复杂;特别是锅炉点火控制需要严格的时序定时。继电器有触点控制系统的特点是:体积大、功耗大;触点通断有噪音、有电弧:故障率高、可靠性低、维护工作量大等。而船舶机舱由于它的特殊性,所在的环境十分恶劣:纵倾横摇、振动大、温度高、湿度大、油雾、盐雾、霉菌等。在运行过程中如果维护不当,触点很容易出现抖动或由于磨损而接触不良或机械部件动作受阻或磨损使控制逻辑错误而发生故障,严重时会造成锅炉的熄火停炉。若在大型油轮采用汽轮发电机的情形下出现这种情况会严重威胁到船舶的安全。船舶机舱的环境十分恶劣,对继电器安全可靠运行影响很大，而plc技术的应用受环境的影响小。所以现在已很少采用，取而代之则是是采用plc来控制。总之，plc是一种数字操作运算的电子系统，专为工业环境而设计。它是以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术、及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。它用程序取代了传统控制电路中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，具有如下优点：

1)抗干扰能力强，可靠性高，无故障时间长，系统程序与用户程序相对独立，不容易发生死机现象；

2)控制系统结构简单，通用性强：在控制系统中，只需在plc的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，同一plc装置用于不同的控制对象，只是输入/输出组件和应用软件的的不同；

2. 研究的基本内容与方案

1）研究的基本内容
锅炉的PLC控制技术己经得到了船东的广泛认可，既可提高锅炉的燃烧效率又可提高锅炉管理的水平，本文通过査阅资料调查了船用锅炉的控制现状，及使用PLC技术进行控制的情况。对PLC主要是德国西门子的S7系列的硬件结构和编程语言进行了深入学习和研究，掌握了其主要特点和编程方法。并对大型船用锅炉进行了深入学习和研究，在此基础上设计了一套油轮的锅炉控制系统。本文主要内容如下：
（1）简单介绍油轮辅锅炉自动控制系统的各个组成部分及各部分的控制对象、控制目标。
（2）详细介绍PLC的原理特点
（3）介绍了油轮锅炉自动控制系统的主要环节及控制方法特点，指出了常规继电接触控制装置存在的不足
（4）锅炉燃烧系统中的燃烧、蒸汽发生、炉膛负压、及烟气含S作了动态分折，总结了燃烧控制的常用算法并介绍了几种先进控制算法在锅炉燃烧系统中的应用可能
（5）介绍了油轮锅炉自动控制系统运行监控方案和人机界面设计
（6） 结束语
2）技术方案及措施
（1）分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合,提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。
（2）确定输入/输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如:按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等)，从而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC的I/O点数,
（3）选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。
（4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
①分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。
②设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图,包括主电路和未进入可编程控制器的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。
（5）程序设计
①程序设计
根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容:
一)PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有:对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
二)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。
三)保护和连锁程序,保护和连锁是程序中不可缺少的部分,必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
②程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态,为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
一）硬件模拟法是使用一些硬性设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
二）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序模拟提供现场信号,其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中,可采用分段调试的方法,并利用编程器的监控功能。
（6）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜(台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有:
① 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
② 设计系统各部分之间的电气互连图。
③ 根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
（7）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可。
全部调试完华后,交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
（8）整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。

3. 研究计划与安排

第01-03周：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控制的油船锅炉燃烧的基本设计，包括主电路及控制回路，编写相应的控制程序。

4. 参考文献（12篇以上）

[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] 王永华.现代电气控制及plc应用技术[m].北京：北京航空航天大学出版社，2013

[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.