基于PLC在油船輔鍋爐水位—蒸汽的自動控制應用

摘 要：文章以西門子S7-300為核心，以壓力傳感器為輔，利用PLC的優點，根據油船輔鍋爐的特點對其進行自動控制；合理有效的對各種狀態進行檢測，有利于輔鍋爐的安全可靠運行和維護檢查。

關鍵詞：船舶輔鍋爐；PLC；水位-蒸汽自動控制系統

1 PLC自動控制系統

PLC作為傳統繼電接觸器的替代產品已經廣泛的運用于船舶鍋爐、電站、分油機的自動控制系統中，它是以中央處理器為核心，綜合了繼電器控制和計算機控制優點而開發的工業自動控制裝置。相比傳統的接觸器-繼電器系統，由于它可以通過軟件來改變控制過程，而且體積小、組裝靈活、編程簡單、抗干擾及可靠性強等特點，非常適合在惡劣的工業環境（潮濕、振動、傾斜）下使用[2]。PLC是以“順序掃描、不斷循環”的方式不斷工作的，其工作原理框圖如圖1所示。

2 系統原理及功能

傳統電極式水位檢測裝置在檢測鍋爐水位時，其測量值的變化幅度較大，特別是在鍋爐水質變差，含鹽量增加，在升汽過程中發生汽水共騰時非常劇烈，容易造成虛假水位。文章利用在輔鍋爐下面安裝四個壓力傳感器，將水的重力轉化成電信號輸出，為了克服虛假水位，PLC將所測量到的電信號加在一起除以四，得到一個平均值。以后將測量值與平均值相比較得到一個偏差值，在下一個新的掃描周期內，測量值將值取代原來的電信號，算出一個新的平均值。這樣就能到一個新的偏差值和一個新的平均值，PLC再把這兩個值與報警設定值相比較，不管平均值達到報警值還是偏差值達到報警值，都將發出聲光報警，輔鍋爐停止工作，同時向主機的安全保護系統送一個故障降速或者故障停車信號。在鍋爐內部安裝兩個蒸汽壓力傳感器，其檢測和計算方式和水位自動控制相似，在輔鍋爐正常工作時平均值和偏差值應該在設定的報警值范圍內。在正常的范圍內以實現水位的自動控制、蒸汽的自動控制、安全保護，保證水位在最高水位和最低水位之間，汽壓在最高氣壓和最低氣壓之間，危險水位和超汽壓自動報警[3]。系統控制流程圖如圖2所示。

3 PLC程序

系統平時默認為自動模式，當選用手動模式時自動模式將不會起作用，因蒸汽壓力的控制與水位控制相似，PLC程序未給出。系統會自動檢測水位是否正常，因為鍋爐在實際應用中不允許鍋爐燒干[4]，PLC將傳感器接收到的模擬信號，轉變為4-20mA的標準電流信號，在低水位會自動啟動水泵，在高水位會自動停止水泵，在危險水位則會停爐并發出報警信號。在蒸汽壓力的控制過程中檢測和處理方法和水位控制相似，主要控制油泵風機，在超汽壓時發出的報警信號和危險水位時報警時是相同的。

4 結束語

采用壓力傳感器之后會大大減少因為虛假水位引起的報警，使系統的可靠性會進一步增強，在PLC應用到船舶輔鍋爐之后，接線和拆線量會減少，只需改變內部的程序即可，方便了操作，減少了工作量，減少了故障率。用PLC控制輔鍋爐的重要參數，給輪機員帶來很大的方便。

參考文獻

[1]曾步輝，高小瑞，陳景鋒，等.PLC在船舶輔鍋爐模擬裝置中的應用[J].機電工程技術，2010，39（12）：77-79.

[2]林業錦.輪機自動化[M].大連海事大學出版社，2009.

[3]王春芳.PLC在船舶輔鍋爐自動控制系統中的應用[J].自動化理論、技術及應用，2001：470-472.

[4]曾步輝，高小瑞，陳景鋒，等.PLC在船舶輔鍋爐模擬裝置中的應用[J].機電工程技術，2010，39（12）：77-79.

作者簡介：傅琪（1994，10-），女，漢族，重慶市涪陵區，學生，本科，重慶交通大學，研究方向：船舶電子電氣。

李能（1994，1-），男，漢族，山東省濟南市，學生，本科，重慶交通大學，研究方向：船舶電子電氣。

冉瑩（1996，9-），女，漢族，重慶市涪陵區，學生，本科，重慶交通大學，研究方向：船舶電子電氣。