基于PLC的船舶甲板機械集散控制探究

張波 饒明 帥文鑫

摘要： 使用PLC去對船舶甲板機械進行遙控和集中的控制。獲得的系統自動化以及集成化的程度相對較高，并且還有著一定的穩定性和精準性，并且其自身的控制效率獲得了非常顯著的提升。這種系統在打撈船上獲得了非常好的使用，作業的環境也有很大的改善，使得相關人員的操作強度有所降低，作業的時間也被極大的縮短，同時其自身在控制上的安全性也獲得了非常好的提升。

關鍵詞： 甲板機械； 集中控制； PLC； 打撈船

近幾年，伴隨著隨著海洋工程業的快速發展，其需要配套使用的作業機械的數量和種類也不斷的增加，同時其自身的容量也有了很大的提升，以往對于這些設備在進行操作的過程中其需要很多操作人員共同的去配合完成，因此其自身的效率和精確性并不高，所以也就存在了非常嚴重的安全隱患。所以，把這些設備去進行幾種的控制，能夠使其自身的整體性獲得提升，使得操作控制過程中的安全性獲得保證。

而PLC主要是一種融合了多種控制技為一身的控制裝置[1]。微電子技術和控制技術之間的融合可以真正的對操作設備自身的精確性和自動控制的要求給予保證，并且對其進行遠程控制也成為了可能，所以，把PLC 技術使用在船舶甲板機械控制上是非常適宜的。

1.PLC 工作原理及實現過程

PLC 主要是為了能夠在工業環境下使用而去進行設計的一種數字運算操作電子系統，它自身使用了可編程序的存儲器，其主要的作用是在其內部去進行存儲并且對于邏輯運算和順序控制以及定時還有計算等相關操作指令進行執行，并且使用數字式以及模擬式的輸入和輸出，去對不同類型的機械生產過程進行控制[2、3]。

（1）PLC 組成及工作原理。PLC 和一般計算機相似，通過硬件和軟件兩部分構成。硬件主要有中央處理器（CPU） 和存儲器，還有輸入接口以及輸出接口，以及通信還有其他的接口與電源等。軟件主要涉及到了系統軟件以及使用程序的編程語言。

PLC 可以說屬于一種比較典型的串行工作形式，其中從輸入采樣到輸出的的時候可以說能夠將其叫做掃描周期，PLC 在進行工作的整個過程可以說就是不斷的去重復直到系統停止運行結束。

（2）PLC 工業控制實現過程。與其他控制裝置使用比較相似，PLC 在進行控制的時候自身實現的過程主要有以下5 個步驟：

①對系統工藝過程與控制要求進行控制；

②對方案進行分析；

③完成系統配置；

④編寫控制程序同時進行調試；

⑤組裝并運行。

2.某打撈船簡介

本文案例的工程船主要是單甲板，并且其艉部還配備了有著100 t 起重能力的起重機和船首設置了升高甲板，并且在船首底部帶流線型的箱形非自航打撈工程船，其主要使用在黃海和渤海等海域對于沉船還有沉物以及航天航空飛行物去進行打撈，同時其自身還具備了航道以及港口清疏的能力。

3.甲板機械PLC 控制實現

（1）系統控制要求。系統需要可以就地去完成控制以及集中控制，并且相關的設備單獨操作彼此不產生影響。為保證其自身的安全，在機旁需要具備就地/集中控制的模式轉換。而集中控制位置，需要可以對于所控制的位置進行顯示。

（2）系統控制方案。按照系統控制上的需要要求，本船甲板機械集中監控系統主要是使用集散控制的方案，在泵站和駕駛臺的控制室與現場分別的對于控制器和標準的輸入以及輸出模塊去進行設置使其能夠對于信號的收集和處置進行顯示。相關控制器主要使用網絡去進行鏈接然后完成信息交換使其構成一個整體的PLC 控制網絡，并在駕駛控制室對其進行集中的顯示和控制。每臺設備周圍的設置就地操作箱，真正的完成遠程操控以及就地單獨分散的控制。

（3）系統硬件配置。從甲板機械布局可以看出，絞車和絞車集中在主甲板的左右兩側和甲板的高度上，每臺設備所需的輸入信號約為4?5， 輸出信號約為3?4。考慮單個微型PLC的配置，即控制兩個絞車和2個絞車，總輸入信號約為16?20，輸出信號約為12?16，所以選擇 性能穩定可靠，性價比高西門子S7-200系列CPU 226，I / O數量40（24輸入16輸出）[4]。 因為需要輸入模擬（鋼絲繩張力），所以用EM235擴展模塊（4輸入1輸出[4]）可以滿足控制要求。 在泵站和控制臺各設一個控制器，以控制泵站和控制臺的集中控制，從維護的方便性還可以使用CPU226。

從控制系統整體的架構去進行分析，本系統通信相對簡便，主要是集中在駕控臺—現場控制臺和駕控臺—泵站以及泵站—現場的控制臺，所以通信形式選擇其本身配置的PPI 使用通訊協議。這一協議下，能夠 選擇使用NETW（寫） 以及NETR（讀） 指令去對主站和從站彼此數據的通信進行實現（ 主站亦能接收其他主站的數據訪問[5]） 。CPU226 安裝2 個RS-485 串行通的信口（ Port0 及Port 1） ，通過雙絞線也能夠便于進行連接，所以把4 臺現場控制臺非常的設置成為從站，泵站以及駕控臺去設置成為主站，其自身能夠與本系統通訊提出的需要給予滿足。

（4）控制程序。軟件主要使用的是西門子的V4.0 STEP 7 MicroWINSP6 去完成開發，其中涉及到了主站以及從站兩個不同的部分。程序表達的形式主要是梯形圖以及指令表兩種不同的方式。以下是主站部分的程序：

NETWORK 1

LD SM0. 1

R CANCEL_BUZZER： M0. 0，16

FILL 0，VW208，20

CANCEL_BUZZER M0. 0 取消報警

…………

以PLC作為系統的控制核心的甲板機械集中去對于系統在該打撈工程船上的使用進行控制，其使得自身的工作效率與安全性獲得了很大的保證。并且，因為選擇了標準化以及模塊化的設備，所以在令這一系統自身的結構非常的簡單，并且能夠按照現場具體的工藝情況去予以非常靈活的配置，并且使其能夠快速的進行安裝和調試以及維護工作。

參考文獻

[1]肖明耀. 西門子S7 - 200 系列PLC 應用技能實例[M]. 北京：電力出版社，2010.

[2]李建興. PLC 技術與應用[M]. 北京： 機械工業出版社，2011.

[3]何衍慶. 常用PLC 應用手冊[M]. 北京： 電子工業出版社，2013.

（作者單位：江蘇新揚子造船有限公司）