摘 要

主机遥控系统是机舱自动化的核心组成部分，用于远距离操纵主机运行，其性能直接影响船舶的安全性和可靠性。目前，大多数新造船舶选用国外比较成熟的主机遥控系统，我国自主研制的遥控系统在综合性能和保障上仍有待完善。本设计在了解蒸汽动力装置结构和工作原理基础之上，设计一套基于DCS的蒸汽动力装置主机遥控系统。可改善轮机员工作环境，降低劳动强度，具有一定的工程应用价值。

论文通过对蒸汽动力装置工作原理、基本组成和控制需求开展分析，完成主机遥控系统总体结构设计，明确其主要功能包括汽轮机启停、转速控制、辅助系统相关设备运行控制、报警和安全保护等，同时具有与机旁操作、电液伺服调速器和安全装置接口。确定系统输入/输出信号数量和类型，选型AC800M控制器作为主机遥控系统控制核心，集控室设置主站，机舱选型S800I/O模件设为分布式从站，从站与主站之间采用PROFIBUS-DP现场总线完成数据实时传输。

采用模块化程序设计理念，借助Control Builder M软件，选择简单、易懂的梯形图和功能块图语言完成程序设计，实现蒸汽动力装置主机遥控系统所具备功能。利用软件测试模式完成模拟调试，结果表明：设计的主机遥控系统软件可实现各项功能设计。

关键词：蒸汽动力装置；主机遥控；AC800M；DCS系统

Abstract

The main engine remote control system is the core component of the engine room automation, it is used to remotely control the operation of the main engine. Its performance directly affects the safety and reliability of the ship. At present, most of the newly built ships use relatively mature main engine remote control systems from abroad. The independently developed main engine remote control system by our country still needs to be improved in combination performance and guarantee. On the basis of fully understanding the structure and working principle of the steam power plant, designing a set of steam power plant remote control system based on DCS. It can improve the working environment of the engineer and reduce the labor intensity, and has certain engineering application value.

Through the analysis of the working principle, basic composition and control requirements of the steam power plant, the thesis completes the overall structure design of the main engine remote control system, and define the essential functions including steam turbine start-stop, speed control, auxiliary system related equipment operation control, alarm and safety protection, etc. It has interfaces with beside the machine operation, electro-hydraulic servo governor and safety device. Determine the number and type of system input / output signals, select AC800M controller as the core of the main engine remote control system, set the master station in the engine control room. Select the S800I/O module as the distributed slave station in the engine room, the PROFIBUS-DP field bus is used to complete the real-time data transmission between the slave station and the master station.

Adopt modular programming concept, with the help of Control Builder M software, choose simple and easy to understand ladder diagram and function block diagram language to complete the program design, and realize the functions of the steam power plant main engine remote control system. Using software test mode to complete the simulation debugging, the results show that the designed main engine remote control system software can achieve various functional designs.

Key Words: Steam Power Plant; Main Engine Remote Control; AC800M; DCS System

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究基本内容及目标 3

第2章 蒸汽动力装置结构原理及控制需求分析 4

2.1 蒸汽动力装置结构原理分析 4

2.1.1 汽轮机组 4

2.1.2 主蒸汽系统和辅蒸汽系统 5

2.1.3 凝汽系统 5

2.1.4 滑油系统 6

2.1.5 其他辅助设备 7

2.2 系统控制需求分析 8

2.2.1 转速系统 8

2.2.2 主蒸汽系统和辅蒸汽系统 9

2.2.3 凝汽系统 9

2.2.4 滑油系统 10

2.3 系统输入输出信号 10

2.3.1 模拟量I/O 10

2.3.2 数字量I/O 11

2.4 本章小结 11

第3章 遥控系统总体设计和硬件选型 12

3.1 系统总体结构设计 12

3.2 系统主要功能设计 13

3.2.1 操作部位转换 13

3.2.2 汽轮机启停 13

3.2.3 转速控制 14

3.2.4 参数设定 15

3.2.5 报警和安全保护 15

3.3 车钟系统 16

3.4 系统硬件选型 17

3.4.1 CPU模块设计 17

3.4.2 通讯模块选型 19

3.4.3 I/O模块选型 20

3.4.4 智能手操器选型 20

3.4.5 电源模块选型 21

3.5 本章小结 21

第4章 遥控系统软件设计及调试 22

4.1 主机遥控系统软件设计 22

4.1.1 汽轮机本体控制程序 22

4.1.2 汽轮机辅助设备控制程序 27

4.1.3 操纵方式转换程序 31

4.2 Control Builder M概述 32

4.3 项目设计基本步骤 33

4.4 程序调试 34

4.4.1 汽轮机启停程序调试 34

4.4.2 转速控制程序调试 35

4.4.3 报警和安全保护程序调试 36

4.4.4 凝汽系统控制程序调试 37

4.4.5 滑油系统控制程序调试 38

4.5 本章小结 39

第5章 结论与展望 40

5.1 结论 40

5.2 不足和展望 40

参考文献 42

致谢 43

绪论

研究背景及意义

国际话语权通常被海洋实力强国掌握，海军力量和海运力量是海洋实力的重要体现，前者是保卫国家海上领土的关键力量；后者在经济全球化过程扮演重要角色，与其他运输方式相比具有运量大、成本低、范围广等优势。船舶作为二者必备的工具，发展先进船舶技术是提升海洋实力的重要手段。目前，船舶研究的重要课题之一是提高机舱自动化程度。

主机遥控系统是机舱自动化核心组成部分。是现代船舶动力装置必不可少的配套设备。动力装置被称为船舶的“心脏”，按照原动机类型可分为柴油机动力装置、蒸汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、核动力装置和联合动力装置等[1]。