船舶辅助机械的PLC控制系统设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
船舶辅助机械是保证船舶正常航行的重要设备，它种类繁多，各有其工作特性，通过电子、电器组成了若干个自动控制系统。比如辅助锅炉的自动控制系统，船舶起货机的自动控制系统，各种泵的自动切换，制冷设备的自动控制等。这些设备的自动控制，许多船上都采用了传统的继电器、接触器自动控制。由于该控制方式所用器件多，体积大，耗能多，经常出故障，所以有必要采用新的控制技术来取代。
可编程序控制器是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置。进入20世纪80年代以来，由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，极大地推动了可编程序控制器的发展，使其功能日益增强，更新换代明显加快。目前，它广泛应用在陆地各种机械和生产过程的自动控制中，为工业自动化提供了有力的工具。应用较多的场合有:电动机的起停、电磁阀的开闭、产品的计数以及温度、压力、流量的设定与控制等。
事实上，可编程序控制器是一种以微处理器为核心，带有指令存储器和输入/输出接口，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。而船用设备的使用环境恶劣、可靠性要求高、控制功能要强、生产周期短、批量小, 控制程序修改及备件来源要方便,而这些正是可编程控制器PLC的特点。因此PLC在船舶上的应用和其他微机相比,显示了很大的优越性。所以在设计新船时或对旧船进行技术改造时，应大力推广应用PLC技术。 [资料来源：https://www.doc163.com]
而目前许多船舶的辅助机械自动控制系统都是以继电器接触器为主要控制元件，与PLC技术来相比传统继电器接触器控制技术有以下缺点：
1、继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8对触点。因此灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称为“软接线”。因此灵活性和扩展性都很好。
2、继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
3、继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从0.001s到若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。

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4、使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图设计)可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。
从以上几个方面的比较可知，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便。但在很小的系统中使用时，价格要高于继电器系统，这可从维修费用减少中得到补偿。因此，研究基于PLC技术的船舶辅助机械自动控制系统很有必要。
在国际上20世纪70年代，海上自动航行系统，即初期的综合船桥系统（IBS）问世了。目前，世界上先进国家已研制推出第3代、第4代不同类型的综合船桥系统（IBS），其中应用了大量的PLC自动控制技术，对船上轮机监控、自动监测、自动报警、锅炉等功能实施控制，以最少的人力、最低的燃料消耗，实现船舶自动化航行。而我国在这方面的发展还远远落后上国外，而这直接关系到我们国家的国防现代化和经济发展，因此我们应在这方面奋起直追，努力赶超国际先进水平，为我国成为现代化国家奠定基础。


二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

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（1）PLC在船舶辅助锅炉自动控制系统中的应用;
（2）交流三速变极调速起货机的PLC控制;
（3）PLC在三相异步电动机控制中的应用;
（4）船舶组合起动屏的PLC控制系统;
（5）PLC在船舶机舱监视系统中的应用。                                           

三、研究步骤、方法及措施：
（1）查阅相关PLC和船舶资料，为论文设计作准备
（2）拟定课题总体设计方案及步骤
（3）进行课题的具体的设计及程序编辑
（4）测试程序和完善设计
（5）整理毕业设计论文
    根据船舶辅助机械自动控制的原理、特点，选定PLC的机型，并且画出相应的
PLC控制系统的硬件接线图，系统控制梯形图，程序流程图，编写程序指令等，从而
从技术层面上揭示用PLC控制技术取代继电器控制技术的可行性和优越性。
 
四、参考文献
[1] 胡庆.于海燕.PLC在锅炉故障报警系统中的应用[J].沈阳工业大学学报，1999,21(1):32-34. [资料来源：https://www.doc163.com]
[2] 李树雄.可编程序控制器原理及应用教程[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.
[3] 林焕平.船舶电站PLC微机继电保护装置[J].水利科技，2002,(4):60-63.
[4] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003年.
[5] Theodore Wildi. Electrical Machines, Drives,and PowerSystens[M].北京：科学出版社，2002.
[6] Norbert Volker, Bernd J.Kramer. Automated Verification of function block-based industrial Control Systems[J], Science of Computer Programming,2002(42):101-113.

五、研究工作进度：
1-4周 完成开题报告、文献综述和英文翻译
5-6周 完成PLC在船舶辅锅炉自动控制系统中的应用
7-8周 完成交流三速变极调速起货机的PLC控制
9-10周 完成PLC在三相异步电动机控制中的应用
11-12周 完成船舶组合起动屏的PLC控制系统和PLC在船舶机舱监视系统中的应用
13-15周 完成论文
16周 论文打印 [来源：http://www.doc163.com]