船用空压机监控系统的设计研究.pdf

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1、船电技术I控制技术船用空压机监控系统的设计研究林文城(厦门海洋职业技术学院，福建厦门361012)摘要：针对早期采用以继电器为主导的控制系统存在的问题，以某轮空压机系统为例，根据该轮高压空气系统的技术要求与空压机的运行特点，开发以西门子s7系列可编程控制器为核心的监控系统，实现了该空压机运行过程中的精确控制、节约耗能和提高可靠性等方面的要求。关键词：船用空压机PLC自动控制中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1003—4862(2013)04—0022．03DesignofMarineAirCompressorMonitori

2、ngSystemLinWencheng(XiamenOceanVocationalCollege，Xiamen361012，Fujian，China)Abstract：乃avoidtheproblemincontrolsystemdominatedbyrelay,takinganaircompressorforexample．andaccordingtothetechnicalrequirementsofthewheel'shighpressureairsystemandoperationcharacteristicsoftheairc

3、ompressor,amonitoringsystemisdevelopedbasedonSiemensseriess7programmablecontroller,torealizetheprecisecontrolsaveenergyconsumptionandimprovethereliability．Keywords：marineaircompressor,"PLC：automaticcontr01．0引言在早期的船舶空压机控制系统运用过程中：明显存在以下问题：第一，自动控制系统大多选择以继电接触器为主，使用的继电器数量多且控制

4、配电系统体积大、工作频率低、寿命短和可靠性差等，制约其进一步发展；第二，每艘船一般设有2—3台空压机向主空气提供高压空气瓶，为避免其中某台空压机长期大负荷工作，需要轮机员定期人工转换控制这些空压机，必然提高管理者的劳动强度和降低系统自动化程度。PLC具有功能强大、稳定性好、抗干扰能力强和维护简便等特点，能轻易解决早期船舶空压机控制系统存在的问题，故在其系统设计和改造中大量采用了PLC取代继电器。在此提出了一种以西门子s7系列PLC为控制核心，配有MT500系列触摸屏来实现对早期船舶空压机监控系统进行改造，通过状态参数的数据采集和运算，实

5、现执收稿日期：2012—08-30作者简介：林文城(1975一)，男，副教授。研究方向：船舶辅机自动控制和维护管理。行元件的自动控制操作功能，保证整个空气系统在安全、稳定和节能的状况下长期运转。1空压机控制系统的硬件组成下位机采用西门子PLC224为中央控制器，各个压力传感器、温度传感器、供气电磁阀和电磁换向阀等与模拟量输入输出模块(1746—-N104v)相连。上位机使用带串行通讯口的触摸屏(MT510T)，通过转换器与PLC连接，采用EasyBuilder500组态软件绘制人机界面，从而实现空压机运行的控制。2系统控制原理2．1某一

6、船用空压机概况某船舶空气压缩系统配备两台TANABE的H一63单缸级差活塞式空压机向主空气瓶供应高压气体，该空压机的一级缸直径为140mm，活塞行程为80mm，转速为1200r／min，额定排压为3MPa，理论排气量为5．911T13／min。同时船舶还设有一台应急空压机，以便在电站停电时向辅V01．33No．42013．4船电技术{控制技术气瓶供气，能供启动发电柴油机或起降救生艇等急用。I开关量信号}堕型。MT510Tl模拟量信号l触摸屏I，O模块S7．200l墅差蛩塑L—‘jPLC224运动机构l、控制图1空压机控制系统的硬件组成图

7、2．2系统控制思路根据采集的相关参数数值，经过PID计算。非正常工作时发出警报、保护性停车，分析系统故障产生的原因并提出排除措施；正常工作状态下自动调节使系统参数保持在设定范围内。获取空气瓶中压力数值，启动或停止空压机的运转，来保证空气瓶中的压力在设定的范围内，是空气系统控制的核心。同时，需设定和测试每台空压机连续运行时间，让两台空压机在自动轮换工作，从而解决传统上采用人工更换压力继电器来实现空压机的主次切换。此外，还要考虑减小对电网的冲击，实现空压机的轻载启动或停车。如图2和图3所示，PLC一224在应用程序的控制下，结合空气瓶压力和

8、空压机持续运行时间的PID运算，获得相关技术参数值，再由PWM控制将其转化成时间比例脉冲输出量，进而改变空压机的工作台数以及需要对应投入运行的空压机，从而使空压机根据空气系统压力和各自运行时间的变化，及时选