基于PLC的船舶锅炉控制系统设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于PLC的船舶锅炉控制系统设计前言在内燃机动力装置的船舶上，锅炉是船舶的重要辅机设备。船舶锅炉是船舶运行的必要设备，主要产生蒸汽用于加热燃油、主机暖缸、驱动辅助机械及生活杂用。船舶锅炉的控制要点主要分为以下几个部分：给水控制、点火过程控制、蒸汽压力控制、安全报警系统的控制。目前我国船舶(特别在远洋渔船)上，无论是蒸汽动力船舶上的主锅炉还是柴油机动力船舶上的辅助锅炉，其工作过程均已全部或部分地实现了PLC自动控制，虽有一定程度的自动化控制，但控制系统基本上是采用接触器—继电器系统,系统线路复杂、可靠性差、维护工作量大。为改造船舶设备，改善船

2、员劳动强度，提高生产效率,采用可编程序控制器来实现锅炉的自动控制,可以使线路简单、可靠性提高、维护方便且容易实现现场调试等。可编程序控制器控制系统的经济性能比高于接触器—继电器控制系统。随着控制技术的发展，PLC的功能不断增强，PLC运用于船舶锅炉的控制系统中具有良好的前景，这取决于PLC的一系列的优点，其的准确性和效率性，在如今能源危机下，更显优势。既可节能提高能源利用率可又提高锅炉的运行管理水平。主题本文采用的文献基本分为三大部分：锅炉文献部分；可编程控制器部分（PLC）；综合设计部分。锅炉文献部分主要是介绍锅炉的工作原理，及船舶锅炉的相关事宜。锅炉运行的主要特性和过程

3、。依据锅炉工作的要点来构建文章设计的主框架。文献[1]<<国外工业锅炉和船舶锅炉>>和文献[7]<<船舶锅炉PLC控制系统 >>介绍了锅炉的基本特性，基本结构和工作过程,这是本课题必须要理解和熟悉的基本内容;文献[4]和[5]<>中介绍了锅炉在船舶上使用的特点，及其自动控制的具体要求。根据书中介绍的锅炉工作要点，本文将锅炉的自动控制系统分为了四个部分进行设计：给水控制、点火过程控制、蒸汽压力控制及安全报警系统的控制。文献[13]<<可编程序控制器原理与设计>>和文献[14]<<可编程序控制器原理与应用>>介绍了PLC的分类、特点、及发展趋

4、势,PLC的指令系统，硬件设施及软件部分，也介绍了PLC的工作原理。及其应用的相关要点，输入模块、输出模块的注意事项.文献[8]<<船舶动力装置机炉协调控制技术研究>>文献[12]<<可编程控制器在船舶辅助锅炉中的应用>>和文献[9]<<可编程控制器在自动给水系统中的应用>>中采用了PLC来实现船舶锅炉的控制，文中体现了PLC在实现船舶锅炉监控过程中的精确及优越性.文献[6]<<电气控制与PLC应用技术仿真教学的应用中>>介绍了本课题所选用的三菱PLC的详细原理及其应用，及FX2N系列的主要参数，以其参数设计出配套的外部接线电路，比如传感器电路与PLC输入/输出接口的连接等

5、。综合设计部分也主要选用了一些相关论文以做参考。文献[2]《组态监控软件在船舶锅炉的应用》中提出了以组态软件来实现对船舶锅炉的监控，文中介绍了组态软件的优点，能够提供基于Windows浏览器风格的数据库浏览窗口，可以直观地查询并在线修改数据库中的数据内容，能显示实时动态画面、变量变化趋势、报表、批次控制、MES等。文献[3]《基于PLC与组态软件的船舶锅炉监控系统》中，结合PLC与组态软件进行对船舶锅炉的实时监控，具有很大的扩展性,可以把其他的机舱设备融入此监控系统,为实现无人机舱提供较有价值的理论依据。文献[15]<<通用变频器及其应用》介绍了变频器在锅炉恒压供水及风油比

6、调节中的应用，通过与PLC的联锁使用，能够对锅炉的工作过程进行优化，使之达到效率效能的目的。总结本文根据船舶锅炉的相关工作特性与要点，结合PLC来完成对船舶锅炉的自动化控制设计，主要是通过对水位控制、蒸汽压力控制、点火过程控制及安全报警系统来分步进行。在水位控制中利用水位计来实现对水位的检测，通过BJT管的通断来实现水位限位的确定，输入PLC的I/O接口来通过预设程序后控制水泵来控制水位。点火过程控制主要是以PLC的定时器为基础来实现点火的时序控制，同时利用光敏电阻对点火的成败进行监测。蒸汽压力控制是利用压电式传感器对蒸汽压力进行监测，检测信号通过运算放大，ICI555定时

7、器与BJT的通断来判断蒸汽压力的上下及报警限位，开关量输入PLC进行处理并控制相关设备的运行。安全报警系统是必不可少的。在锅炉工作过程中一旦发生蒸汽压力过高、水位过低、燃烧过程熄火等故障都可能导致重大的事故。在本系统设计中主要是利用压力传感器测量蒸汽压力、重油压力；火焰检测器监测点火、故障熄火、通风管及烟道火焰故障；水位计测量水位；温度传感器测量重油温度等以保障锅炉工作过程的安全。同时利用变频器来对水位控制及蒸汽压力控制过程进行优化，在正常燃烧后使锅炉进入恒压供水阶段，风泵、油泵也切换到变频器PID调节控制，使其风