基于PLC的船舶航行信號燈控制系統的設計與研究

摘 要：文章以西門子S7-200PLC為核心，對船舶航行信號燈控制系統進行研究設計，并對系統的組成，硬件連接和軟件系統的設計進行了詳細的闡述。通過對供電線路的設計與研究，使電子線路具有故障監測、報警及多種保護功能，還可以精準快速地查出故障點，對船舶的航行信號燈控制系統進行維護。該系統具有結構簡單、易于擴展、易于操作、可靠性高、易于調試等優點。

關鍵詞：PLC控制；航行信號燈系統；硬件接線；軟件設計

引言

船舶航行燈和信號燈是船舶照明系統中重要的獨立部分，是其中一個保障船舶安全航行的重要設備。船舶航行信號燈的使用環境比較惡劣，故障率高，江水或海水經常濺落在航信信號燈周圍，易造成航行信號燈工作電路短路；顛簸振動易造成航信信號燈燈絲振斷。通常一條船舶上安裝有上百只航行信號燈，以確保安全和可靠的航行信號燈工作。航行燈的供電由兩個電力系統供應，一種是直接供電的應急配電板，另一種方式是從臨近的駕駛室中正常照明的配電箱中供應。此外，還需要有故障監測和預警的功能，并能快速準確地檢測故障點，及時維護船舶的航行信號燈系統。

文章采用西門子S7-200PLC，按照船舶航行信號燈系統的控制要求，研究設計了多數船舶通用的航行信號燈控制系統，該系統運行穩定可靠、易于調試、控制精準快速，符合國際船舶行業標準規定，滿足船舶行業使用需求。

1 系統的總體布局設計

航行燈的控制要求：

（1）有兩個獨立的供電線路，一條線路是從主配電盤和應急配電盤供電，另一條線路可以通過照明配電箱附近的電源提供。

（2）每一個航行燈控制箱應由獨立的電路供電，并配有控制開關和熔斷器。

（3）每個航行燈與聲光報警及故障指示器相連接，共用聲音報警。

（4）控制箱在駕駛室中集中控制，也需要兩個線路供電（錨燈可由附近的照明電源供給）。

（5）失控燈的要求，可直接由電池供電或應急電源供電。每一信號燈均由控制箱引出一個獨立分路，其控制線路如圖1所示。

（6）控制系統以S7-200PLC為核心，航行信號燈系統的前后錨燈、前后桅燈等各種燈，電源信號等運行信號作為PLC的CPU的輸入信號，并按照控制系統的要求來驅動相應的指示燈和蜂鳴器。

2 PLC硬件電路設計

考慮到船舶信號燈的安全性和可靠性要求，設計了主副燈控制系統，實現了主副燈的轉換和故障報警功能。對供電線路進行設計研究，使電子線路具有故障監測、報警及多種保護功能，并能快速、準確地查出故障點。

對于PLC的選型，采用西門子S7-200系列PLC，它具有性能優越、性價比高和可靠性高等優點，故作為系統控制核心的首選。其中CPU為CPU226：具有24點DI和16點DO，擴展模塊選擇EM223：具有8點DI和8點DO。其控制系統示意圖如圖2所示。

3 系統程序設計

對電源電路的設計，為要使電子線路有故障監測，報警和保護功能，并能快速、準確地確定故障點，程序設計采用模塊化結構，主要包括：系統監控程序，子程序包括信號燈和電源監測程序、蜂鳴器報警控制程序、通信程序等。

4 結束語

文章利用可編程控制器對船舶航行信號燈系統進行設計，提出了一種智能控制的新方案闡述了系統工作原理，充分肯定了系統的可行性，并設計了硬件系統和軟件系統，通過設計，主副燈的工作狀態由控制系統來監控，使船舶航行信號燈有主、副燈轉換和故障報警功能，提高了船舶航行燈的安全性和可靠性，為相關產品的開發和設計奠定了基礎。

參考文獻

[1]謝曙鴻.可編程序控制器系統的設計[J].銅業工程，2013（2）.

[2]章以鈞.可編程序控制器的發展[J].機械與電子，2008（1）.

[3]黃凈.電氣控制與可編程控制器[M].北京：機械工業出版社，2004（3）.

[4]史際昌.船舶電氣設備及系統[J].大連海事大學出版社，2010（1）.

作者簡介：秦富貞，女，碩士，青島黃海學院，講師，主要研究方向：電工電子及電氣控制。