PLC控制的船用輔鍋爐自動控制系統的分析

孫立新

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PLC控制的船用輔鍋爐自動控制系統的分析

孫立新

（江蘇海事職業技術學院輪機工程系，南京 211170）

為了提高輪機管理人員和在校生分析PLC控制問題的能力,本文以《輪機自動化》中PLC控制的船用輔鍋爐自控系統為例，對PLC階梯圖按功能塊進行分析，使問題深入淺出，易于理解。

船用輔鍋爐 PLC階梯圖 水位控制 蒸汽壓力控制

0 引言

船用輔鍋爐作為現代船舶的關鍵性設備，其控制技術廣泛采用PLC控制。但對輪機專業的學生來說，目前電氣學習方面注重的還是繼電器接觸器控制系統，對PLC控制中的階梯圖，分析起來比較費力。為此，本文以《輪機自動化》中PLC控制的船用輔鍋爐自控系統為例，對PLC階梯圖按功能塊進行分析，以提高學生和輪機管理人員分析該類問題的能力。

1 船用輔鍋爐PLC階梯圖分析

從經濟性出發，目前船舶的主機、輔機乃至鍋爐都采用重油，而要使重油能被正常使用，必須要加熱至合適的溫度，加溫主要是要靠鍋爐產生的蒸汽，一旦鍋爐發生異常，能否及時準確地分析判斷和排除故障，將影響到船舶運行的經濟性、安全性，由此可見鍋爐的重要性。對船舶輔鍋爐的自動控制系統，主要分兩大部分，一個是水位的自動控制，另一個是蒸汽壓力的控制，也就是燃燒的控制。

對于一般貨船的輔鍋爐，水位和蒸汽壓力控制都是雙位控制，要對PLC控制的輔鍋爐進行分析，首先要搞清楚階梯圖中的輸入、輸出的關系，像按鈕、壓力開關、轉換開關等都是輸入信號，接觸器線圈、指示燈、電磁閥線圈等都是輸出信號。從鍋爐控制的實質出發，對照PLC階梯圖，結合電氣控制線路的分析方法，可以把每一個PLC階梯看做一條控制線路，思路就相對清晰，下面結合輔鍋爐的自動控制按功能把階梯圖分成四大部分進行逐個分析。

1.1 水位的控制

水位控制由0號線路和73號線路組成。因為是雙位控制，X014和X013分別是低位和高位觸點，X000、X001、X002分別是水泵轉換開關的停止、自動和手動觸點，X015是熱過載保護觸點，它們都是輸入信號。M7是內部繼電器，Y000為水泵的接觸器線圈。很顯然如果要自動補水，Y000要有電，此時M7線圈要失電，結合雙位控制，也就是水位低于低位時，X013、X014都斷開。當水位高于低位時，X014雖然閉合，但M7常開觸點沒有動作，直到水位高于高位，X013閉合，M7線圈有電，觸頭自保，Y000線圈失電停泵；同樣可推斷水位必須低于低位，M7線圈才釋放，鍋爐重新補水。

圖1 輔鍋爐燃燒自動控制梯形圖

1.2 蒸汽壓力控制

也就是燃燒強度的控制。這里要結合鍋爐的燃燒時序控制來進行分析。按照要求，如果水位低于最低水位，84號線路X012觸頭斷開，M8線圈失電，M8（9）觸頭斷開，鍋爐報警不能啟動。啟動前水位要正常，打到自動啟動時，首先進行預掃風，60 s計時這時油泵、風機同時起動。風門開到最大，燃油電磁閥關閉，9號線路上的X005、X006、X007分別為燃燒控制選擇開關的停止、自動和手動觸點。水位正常，M8合，未進行火焰檢測，M1（9）閉合，T11延時斷開，所以M2線圈有電，23號線路上蒸汽壓力開關X011常閉，X021、X022為風機和油泵開關的自動、手動觸點，X016、X017為熱保護觸頭，正常M12、M13線圈有電，M12（105）、M13（107）合分別啟動風機、油泵，T13（23）延時60s 才閉合，所以風門擋板Y004線圈啟動時沒電，風門開到最大，同時M12（23）觸頭雖然閉合，但T14延時62s 才閉合，所以燃油電磁閥Y006線圈沒電，閥關閉，到60s 時按時序進入預點火，點火變壓器通電，風門關到最小，燃油電磁閥保持關閉，T12延時60s 動作，M15線圈通電，M15（102）合，點火變壓器Y003有電點火，T13延時60 s也動作，風門擋板Y004有電，關小風門，到62 s時，進入點火程序，T14延時時間到觸頭閉合，Y006線圈有電，打開燃油電磁閥噴油，此時點火變壓器保持打火，進行小油量小風門控制，如果點火成功，火焰監測觸頭X027合，線圈M31、M32有電，線圈M4失電，M4（23）觸點斷開，線圈M15斷電，使點火變壓器自動退出，M4（80）合，T3(80)有電，延時2 s后，T3（23）斷開，使Y004失電開大風門，進入正常燃燒。當蒸汽壓力至上限時時，其壓力開關X011動作，23號線路上X011斷，立即停油，100號線路上的X011合，T17有電，T17(23)延時停風機、油泵，控制后掃風。

1.3 火焰監控報警

X027為光敏電池觸點，通過它來進行火焰監控，這是為了防止點火失敗或中途熄火繼續向爐內噴油。分別控制內部繼電器M31、M32和M4，通過77號線路、82號線路分別進行點火時的火焰監控和運行時的火焰監控，前者由T2延時10 s 動作，后者由T16和M4共同完成。

1.4 安全保護

控制系統中的安全保護，一般有危險水位和風壓過低報警、停爐。鍋爐運行中水位如果低于極限水位，則84號線路中的極限水位觸點X012斷開，線圈M8失電，M8（121）、M8（119）聲光報警，M8（9）觸頭斷開，M2線圈失電停爐，燃油電磁閥關閉。自動啟動時T11（86）開始計時，到70 s后時T11（9）斷開，如風壓還沒建立，或運行中風壓過低都導致風壓觸頭X010斷開，M2線圈失電，同樣報警并停爐。

如果將這四大功能塊理順了，PLC 鍋爐控制系統分析就迎刃而解。

2 故障分析

對PLC 控制的輔鍋爐，一旦出現故障，首先要查看PLC 的CPU 模塊電源是否正常，如果正常，再看運行指示燈是否正常，如正常說明PLC 沒什么問題。對局部故障，應結合系統結構、工作原理，根據資料、圖紙找到相對應的外圍設備及其所對應的I/O通道，像輸入信號(風壓、氣壓、水位等)都是以標準電信號或觸頭的形式輸入到PLC的，如果不符，系統即異常，如果是硬件問題則通過替換相應模塊來解決，如果輸入輸出信號正常，則要通過圖紙查找控制相應執行機構的電、氣元器件。

3 結束語

對于PLC 控制系統的分析，可以結合設備工作原理，將梯形圖分解成幾個功能塊，化整為零，化繁為簡，由淺入深，比較適用于課堂教學，同時有利于輪機管理人員，根據故障現象進行分析和判斷，及早排除故障，保證船舶輔鍋爐的正常運行，保證船舶的安全可靠地運行。

[1] 中國海事服務中心. 輪機自動化. 大連: 大連海事大學出版社, 2008.

[2] 中國海事服務中心. 船舶電氣與自動化. 大連: 大連海事大學出版社, 2012.

[3] 李世臣. 輪機自動化. 大連:大連海事大學出版社, 2008.

[4] 陳意惠，薛士龍，船舶電動起貨機、錨機類控制電路的分析方法，航海技術, 2004,（6）.

[5] 鐘蕾. PLC在船舶鍋爐控制系統中的應用，江蘇船舶, 2007,（2）.

Analysis of Control System Based on PLC for Donkey Boiler

Sun Lixin

（Jiangsu Maritime Institute, Nanjing 211170, China）

TP273

A

1003-4862（2013）10-0042-03

2013-03-04

孫立新（1969-），男，船舶電機員、二管輪、講師。研究方向：船舶自動化。