PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

尚凡葵　王東明　韓松

[摘? ? 要]傳統(tǒng)的輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)存在智能化程度低的缺陷，為此提出PLC技術(shù)在輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。首先對PLC的具體應(yīng)用進(jìn)行闡述，主要介紹其在順序控制、開關(guān)量控制、存儲器與處理器中的應(yīng)用;利用順序功能圖來編制輪船微處理器和存儲器程序運(yùn)行步驟，PLC會根據(jù)PC端的操作發(fā)出相應(yīng)的操作指令，對開關(guān)進(jìn)行控制，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全同時(shí)節(jié)省人力，同時(shí)PLC控制輪船步進(jìn)各個(gè)組件，使脈沖信號、頻率、脈沖數(shù)控制更加方便快捷;其次根據(jù)PLC在輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用提出相應(yīng)的應(yīng)用措施，為輪船的穩(wěn)定航行提供保障。

[關(guān)鍵詞]PLC;船用輔助機(jī)構(gòu);自動化控制

[中圖分類號]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）06–00–03

Application of PLC in Automatic Control System of Marine Auxiliary Mechanism

Shang Fan-kui， Wang Dong-ming， Han Song

[Abstract]The traditional automatic control system of ship auxiliary mechanism has the defect of low intelligence， so the application of PLC technology in the automatic control system of ship auxiliary mechanism is proposed. First of all， the specific application of PLC is described， mainly introduces its application in sequence control， switching value control， memory and processor; using sequence function diagram to compile ship microprocessor and memory program operation steps， PLC will send corresponding operation instructions according to the operation of PC terminal， control the switch， ensure the system operation safety， save manpower， and PLC control Secondly， according to the specific application of PLC in the automatic control system of ship auxiliary mechanism， the corresponding application measures are proposed to provide guarantee for the stable navigation of the ship.

[Keywords]PLC; marine auxiliary mechanism; automatic control

現(xiàn)代社會工業(yè)生產(chǎn)飛速進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)對于控制系統(tǒng)有了更多的要求，這就使得控制系統(tǒng)瞄準(zhǔn)市場要求，不斷地進(jìn)行完善和發(fā)展。在這一過程當(dāng)中，PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。于是工業(yè)生產(chǎn)各行各業(yè)都在積極運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)為生產(chǎn)提供更好的支持，這就需要工作人員對這一系統(tǒng)進(jìn)行充分的了解，掌握這一系統(tǒng)的特點(diǎn)，更好地開展生產(chǎn)實(shí)踐活動。船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)在輪船當(dāng)中的作用是十分重要的，輔助機(jī)構(gòu)是保證輪船良好運(yùn)行的重要組成部分。PLC在自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中的良好運(yùn)行，就可以保證船用輔助機(jī)構(gòu)的良好運(yùn)行，從而最終保證輪船的順暢航行。

1 PLC控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

PLC全稱為可編程邏輯控制器，由電源、存儲設(shè)備、中央處理器、編程器、輸入輸出設(shè)備5個(gè)部分組成。PLC具有一些特點(diǎn)，在控制領(lǐng)域的優(yōu)勢較為明顯，相比于舊有的控制系統(tǒng)，在抗干擾、穩(wěn)定性方面，具有明顯的優(yōu)勢，從而在控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代的PLC已經(jīng)接近于或相當(dāng)于一臺緊湊的電腦主機(jī)，廣泛運(yùn)用在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，為生產(chǎn)、航行等部門提供服務(wù)。

PLC控制網(wǎng)絡(luò)可謂是現(xiàn)代工業(yè)活動的基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的有效融合。在其良好運(yùn)行下，可以為工業(yè)活動提供完美的控制方案，為工業(yè)生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制和數(shù)字通訊技術(shù)的完美融合，將數(shù)字通訊技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)中，就可以實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性、即時(shí)性特點(diǎn)，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性特點(diǎn)，這就保證了控制網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2 PLC的配置要求

2.1 通訊能力方面

我們都知道工業(yè)控制系統(tǒng)必須要保證即時(shí)性特點(diǎn)，控制系統(tǒng)決不能出現(xiàn)滯后性，滯后性對企業(yè)生產(chǎn)的影響是極為不利的。而數(shù)字通訊能力是PLC控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能力之一，那么在保證即時(shí)性的過程中，必須要對控制系統(tǒng)在通訊功能方面的過程加以研究，保證其正確性，使得船用控制系統(tǒng)良好運(yùn)行，為生產(chǎn)服務(wù)。

而PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊主要由S5兼容、S7通訊等方面組成，S5兼容通訊是為了實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)能夠與諸多生產(chǎn)領(lǐng)域的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)這一控制系統(tǒng)在不同生產(chǎn)部門的良好運(yùn)行。S7通訊區(qū)別于傳統(tǒng)通訊技術(shù)特點(diǎn)，體現(xiàn)的是在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)對控制任務(wù)的數(shù)量進(jìn)行規(guī)范，保證生產(chǎn)活動的安全性。在PLC系統(tǒng)當(dāng)中，為了保證不同的工業(yè)設(shè)備制造商在生產(chǎn)當(dāng)中的協(xié)調(diào)運(yùn)行，運(yùn)用可編程性特點(diǎn)，在控制當(dāng)中注意保持控制裝置與通訊口的位置較為合理，實(shí)現(xiàn)了良好的效果。而且PLC系統(tǒng)當(dāng)中，控制網(wǎng)絡(luò)所配備的是專用通訊模塊，通訊模塊與可編程控制裝置連接在一起，通訊模塊的開啟與關(guān)閉也保證了即時(shí)性特點(diǎn)，這就保證了通訊模塊的低功耗特點(diǎn)，為CPU減輕了負(fù)擔(dān)。通訊模塊的低功耗特點(diǎn)，使得CPU可以將更多的運(yùn)行空間應(yīng)用在其它部分，有利于保證PLC系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

2.2 編程接口方面

實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，需要在編程方面做好工作，編程對于控制網(wǎng)絡(luò)的效果來說具有一定的影響。因?yàn)镻LC控制系統(tǒng)的開放性特點(diǎn)，在使用過程當(dāng)中需要從編程接口方面入手，對PLC系統(tǒng)加以完善。

第一個(gè)方面是PG/PC通訊卡的使用，西門子PLC控制系統(tǒng)的開放性要求在接入PG/PC通訊卡的過程當(dāng)中要根據(jù)實(shí)際和生產(chǎn)要求進(jìn)行合理選擇和分配，避免因?yàn)榻涌诘牟缓侠韺?dǎo)致在通訊當(dāng)中出現(xiàn)問題，影響通訊效果和控制效果，破壞生產(chǎn)活動。

第二個(gè)方面是要做好對模塊的設(shè)計(jì)工作?？刂葡到y(tǒng)的各模塊工作過程具有自身的特點(diǎn)，但是整個(gè)控制系統(tǒng)又是相互配合完成控制工作的。這就要求各模塊在設(shè)計(jì)當(dāng)中要注重協(xié)調(diào)性，使得PLC能夠體現(xiàn)更好的完整性。各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)加以重視，在編程接口工作方面，要加以區(qū)別對待，做好詳盡的分析工作。

2.3 傳輸媒介方面的工作

在進(jìn)行系統(tǒng)控制時(shí)要想實(shí)現(xiàn)通訊和控制指令的傳輸，必然要通過媒介來傳達(dá)，于是媒介的選擇也顯得非常重要。在船用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中同樣要對傳輸媒介加以分析，為控制系統(tǒng)選擇合理的傳輸介質(zhì)，保證控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行?，F(xiàn)代傳輸方式主要有有線傳輸方式和無線傳輸2大類。而基于這兩種不同的方面，又可以分為幾個(gè)不同的方向，有線傳輸包括電纜、光纜等介質(zhì)，無線傳輸包括紅外線傳輸電磁信號傳輸?shù)刃问健２煌膫鬏斆浇檫x擇和搭配方式可以實(shí)現(xiàn)不同的效果，在控制領(lǐng)域的傳輸媒介一定要在保證生產(chǎn)活動開展，保證安全的情況下開展。對于傳輸媒介的選擇一定要切合實(shí)際，為控制網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)活動提供科學(xué)的傳輸媒介選擇。

3 PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用方向

PLC在輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以提高輪船輔助機(jī)構(gòu)的控制效果，從而保障輪船的穩(wěn)定航行。在現(xiàn)今時(shí)代，輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)由于引入了PLC，其與海上運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展更加適應(yīng)。

3.1 PLC在順序控制中的應(yīng)用

PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分有必要的，PLC是現(xiàn)代工業(yè)化的產(chǎn)物，對于完善各行業(yè)、各領(lǐng)域的生產(chǎn)運(yùn)作具有重要作用?，F(xiàn)代海洋運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)也需要融合現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代海洋運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)的融合，現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成為船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)必不可少的控制系統(tǒng)方案，為船舶航行提供了有力保證。

船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)主要采取分層式結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由于輪船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而決定的，采取這一結(jié)構(gòu)可以完美地保證航行安全。在PLC運(yùn)用在順序控制時(shí)，操作人員只需要對用戶終端進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)全局操控，這就可以減少人員工作量，減輕人員負(fù)擔(dān)。

3.2 PLC在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)依靠電磁繼電器來實(shí)現(xiàn)控制，電磁繼電器在傳統(tǒng)工業(yè)相對不發(fā)達(dá)時(shí)期發(fā)揮了巨大作用，但是隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)對于控制系統(tǒng)的要求逐步提高，使得PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展，PLC系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)通過斷路來實(shí)現(xiàn)工作系統(tǒng)的停止，這一過程雖然原理簡單，但是安全隱患較多，繼電器一旦出現(xiàn)故障，很有可能造成工作系統(tǒng)故障而出現(xiàn)工作的停頓，這時(shí)傳統(tǒng)控制方式的弊端就顯現(xiàn)出來了，在PLC系統(tǒng)當(dāng)中，對于工作系統(tǒng)的控制更為安全可靠，可以很大程度地減少因控制系統(tǒng)問題而出現(xiàn)的工作停頓現(xiàn)象，這就保證了工作系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

PLC在大量減少工作停頓當(dāng)中，同時(shí)對于人員的要求也逐漸減少，只要工作系統(tǒng)順暢工作，那控制系統(tǒng)對于人員的需求數(shù)量就可以降低到最少，這對于人員分工明確、人員負(fù)擔(dān)較重的船舶等工作環(huán)境是十分有利的。

3.3 PLC在存儲器中的應(yīng)用

船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)需要時(shí)時(shí)刻刻都進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，以便為航行提供依據(jù)和證據(jù)，PLC當(dāng)中存儲器當(dāng)中依然可以得到良好的運(yùn)用。首先，PLC系統(tǒng)是與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擁有巨大的存儲空間，這就可以為船舶數(shù)據(jù)的記錄提供巨大的空間。PLC控制系統(tǒng)擁有巨大的存儲空間，里面存儲的海量數(shù)據(jù)在船舶進(jìn)行故障排查和檢查當(dāng)中可以為相關(guān)工作提供完備的工作依據(jù)。

3.4 PLC在處理器中的應(yīng)用

PLC在船舶當(dāng)中的應(yīng)用當(dāng)中，由于其體現(xiàn)的是與計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合的特點(diǎn)，這可以提升船舶輔助機(jī)構(gòu)系統(tǒng)智能化程度。船舶輔助機(jī)構(gòu)工作當(dāng)中，需要實(shí)現(xiàn)各部位的良好契合，這樣才能保證船舶航行安全、穩(wěn)定，在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的過程當(dāng)中，船舶輔助機(jī)構(gòu)系統(tǒng)工作順序和程序都可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確掌握和科學(xué)安排，輔助工作系統(tǒng)相對于中樞神經(jīng)，對各部位工作進(jìn)行科學(xué)籌劃，保證各部位工作不會出現(xiàn)問題和故障，這就可以實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行效果。

在處理器當(dāng)中PLC對各部位工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，展示各部位實(shí)時(shí)工作數(shù)據(jù)和狀態(tài)，這就可以保證各部位工作的順暢開展。處理器是輔助系統(tǒng)的核心，而PLC是處理器這個(gè)核心開展工作的依據(jù)和方式，PLC既可以對各部位工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)異常立即進(jìn)行處置，也可以為處理器工作提供依據(jù)，這就實(shí)現(xiàn)了一定的智能化效果。

4 PLC的應(yīng)用策略

PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還處于初級階段，仍然存在很多待解決的問題，也還有很多未開發(fā)的領(lǐng)域，但是對其進(jìn)行研究與分析非常有必要。要根據(jù)輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)的具體要求，提出PLC在輪船輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用策略。

4.1 PLC技術(shù)的應(yīng)用推廣

PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中已經(jīng)取得了一定的成效，這就為下一步PLC在船用其他領(lǐng)域的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代輪船想要實(shí)現(xiàn)更為安全高效的航行，就需要使用現(xiàn)代化技術(shù)的產(chǎn)物，從而為今后的航行提供高效的控制系統(tǒng)。

鑒于PLC系統(tǒng)在輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中的良好運(yùn)行，有必要對PLC在船用其他領(lǐng)域的使用和發(fā)展提供借鑒與指導(dǎo)。PLC在輔助機(jī)構(gòu)自動化控制系統(tǒng)特點(diǎn)有，PLC使得人員的工作量大幅度較少，減少了工作人員的需求量，節(jié)省了人力成本。其次PLC系統(tǒng)在應(yīng)對突發(fā)系統(tǒng)故障和處理當(dāng)中即時(shí)性作用是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)無法比擬的，在今后PLC的應(yīng)用當(dāng)中，要逐漸推廣PLC應(yīng)用到船用其他領(lǐng)域當(dāng)中，幫助船舶航行實(shí)現(xiàn)更為高效的控制，實(shí)現(xiàn)安全航行。

4.2 重視PLC技術(shù)的控制應(yīng)用

PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是很多的，基于對PLC在船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制領(lǐng)域當(dāng)中的良好效果，船舶行業(yè)在對工作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造的過程當(dāng)中一定要重視PLC技術(shù)的運(yùn)用，探索更多的可以運(yùn)用PLC的系統(tǒng)和場景，充分發(fā)揮PLC在船舶航行控制當(dāng)中的巨大作用。

基于船舶航行要運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)物的認(rèn)識，PLC系統(tǒng)在取代傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)之后，原來控制系統(tǒng)當(dāng)中接線口多、事故發(fā)生率高的現(xiàn)象將得到有效降低，這就極大地改善了安全環(huán)境，為工作人員創(chuàng)造了較為安全的工作條件，可以實(shí)現(xiàn)積極的效果。在船舶航行當(dāng)中，要重視PLC技術(shù)的運(yùn)用，為輔助控制系統(tǒng)提供新的手段和內(nèi)容，保證工作系統(tǒng)的穩(wěn)定。

5 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)中對于自動化控制水平的要求只會越來越高。PLC對于船用輔助機(jī)構(gòu)自動化控制來說是關(guān)鍵的一部分，船舶航行應(yīng)該重視PLC的應(yīng)用，結(jié)合工作現(xiàn)實(shí)情況，優(yōu)化PLC控制網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，來實(shí)現(xiàn)工作效率的提升。

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