PLC船舶主机遥控装置及仿真调试系统的研制
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摘要
主机遥控是现代船舶的重要标志，是实现无人值班机舱必不可少的充要条件之一。
主机遥控是指远离机旁，在驾驶室或集控室借助自动控制装置，操纵主机的一种遥控装置。本文介绍了以可编程序控制器(PLC)为控制核心，用软件编程的方法，取代传统的电子、气动、液压或继电器的逻辑和数字运算功能，而研制的一套中速柴油机主机遥控装置；以及配合该装置在没有控制对象(柴油主机)情况下，可以进行功能试验的一套仿真调试系统。
本文的主要研究内容有：
1．中速主机遥控系统的总体功能设计：针对不可倒转中速柴油机，减速可逆齿轮箱、和固定螺距浆组成的船舶推进系统这一具体的被控对象，设计的主要功能包括：操纵方式及操纵方式转换功能，换向及逻辑控制功能，程序调速功能，安全保护和故障报警功能，系统故障检测，参数修改功能等；
2．中速柴油机遥控系统系统硬件和软件设计：硬件设计主要是机旁控制箱、主控箱、集控驾控信号板的硬件电路设计，以及外围模块和输入输出断线检测模块的设计；软件设计是针对遥控系统定义的功能和硬件设计，利用STEP7-Micro／WIN32编制PLC主机遥控系统程序。
3．主机遥控装置仿真调试系统硬件和软件设计：根据不可逆转中速柴油机带齿轮箱这一对象的工作机理及PLC遥控系统的功能和硬件特点。设计一块基于ISA总线，扩充以80C196单片机为主体的功能模块，实现所有输入／输出信号的处理。软件主要包括上位微机功能检测程序和单片机的模拟及采集程序。上位微机检测程序采用WINDOWS98环境下，VISUAL C++6.0开发。
从样机通过试验大纲各项试验和专家验收表明，该系统达到了设计要求。
Diesel engine remote control system Is an important sign ofmodern
dleseal．nd realizing the Unmaned mchlnery space，It become one of＊the most
iii＆lfi COllditlollS．
Diesel engine remote control system Is a sort ofremote co血rol equlpme血．
Mth it the diesel Is controlled bx·servomechanlsm In cab or engineer control
room far away from the diesel．This paper Introduced an lmltatlon test system
forthe remotecontrol set ofmlddle speed marine diesel engine．Itlsmalnlv
made ofProgrammable Logic Controller．And It Is controlled by software
platform Instead ofconventlonal logic and numeral operation伽ctlon of
electron，air－stir，hydraulic or relax”．At the same time It can carry thougha sort
of function test without engine．
The main contents researched In this paper are as follows：
The middle speed marine diesel engine remote control system‘s total
function design：Aimming at material controlled object（marine boost
system）Which Is made of the un－reverse”s middle speed marine
diesel，speed－down gear case and fixing screwpropellor the deslgnedmaln
function：Manipulate and its conversion mode，logic control function，procedure
timing肋ctlon，safeprotect andtrouble alarmfunctlon，systemtro毗ie Inspect
parameter revise Cio．
The mlddk speed marine diesel engine remote control system‘shardware
and softwaredeslgn：Hardware circuit design consists mainly oflocal control
box，main control box EC and WH signal board．signal knothole hardware the
electric clrcultthe design，and outer circle module with Inputting and
on…flitlug exmlne module．The software design Is made up ofPLC the hostthe
remote comrol the systemprocedure by STEP7－Micro／Win32．
ThCd1CSClfCinotC COlltTOI lttiltatC SystCffihatdWSYC slid SOftW8fCd6Slgfi：
Accordingic middle speeddlesel gear case workmechanlsm，PLC remote
control system’s function and hardware characteristic．The authordeslgn a
function module based on ISA and 80of96kc to deal all inputting and
on…dingslgnal，The softwareprlmarlly reallzethe eplgynycomputer
funCt1Oll ChCCk ld dat＆ COllCCtloll．ThC hC Cplgyfly COthpniCT IS COttipllCd by
－互二－
PLC
VISUAL C++6.0 in the conditions of WINDOWS98.
It has indicated that the system come to design demand through all test and expert check and accept.
主机遥控是指远离机旁，在驾驶室或集控室借助自动控制装置，操纵主机的一种遥控装置。本文介绍了以可编程序控制器(PLC)为控制核心，用软件编程的方法，取代传统的电子、气动、液压或继电器的逻辑和数字运算功能，而研制的一套中速柴油机主机遥控装置；以及配合该装置在没有控制对象(柴油主机)情况下，可以进行功能试验的一套仿真调试系统。
本文的主要研究内容有：
1．中速主机遥控系统的总体功能设计：针对不可倒转中速柴油机，减速可逆齿轮箱、和固定螺距浆组成的船舶推进系统这一具体的被控对象，设计的主要功能包括：操纵方式及操纵方式转换功能，换向及逻辑控制功能，程序调速功能，安全保护和故障报警功能，系统故障检测，参数修改功能等；
2．中速柴油机遥控系统系统硬件和软件设计：硬件设计主要是机旁控制箱、主控箱、集控驾控信号板的硬件电路设计，以及外围模块和输入输出断线检测模块的设计；软件设计是针对遥控系统定义的功能和硬件设计，利用STEP7-Micro／WIN32编制PLC主机遥控系统程序。
3．主机遥控装置仿真调试系统硬件和软件设计：根据不可逆转中速柴油机带齿轮箱这一对象的工作机理及PLC遥控系统的功能和硬件特点。设计一块基于ISA总线，扩充以80C196单片机为主体的功能模块，实现所有输入／输出信号的处理。软件主要包括上位微机功能检测程序和单片机的模拟及采集程序。上位微机检测程序采用WINDOWS98环境下，VISUAL C++6.0开发。
从样机通过试验大纲各项试验和专家验收表明，该系统达到了设计要求。
Diesel engine remote control system Is an important sign ofmodern
dleseal．nd realizing the Unmaned mchlnery space，It become one of＊the most
iii＆lfi COllditlollS．
Diesel engine remote control system Is a sort ofremote co血rol equlpme血．
Mth it the diesel Is controlled bx·servomechanlsm In cab or engineer control
room far away from the diesel．This paper Introduced an lmltatlon test system
forthe remotecontrol set ofmlddle speed marine diesel engine．Itlsmalnlv
made ofProgrammable Logic Controller．And It Is controlled by software
platform Instead ofconventlonal logic and numeral operation伽ctlon of
electron，air－stir，hydraulic or relax”．At the same time It can carry thougha sort
of function test without engine．
The main contents researched In this paper are as follows：
The middle speed marine diesel engine remote control system‘s total
function design：Aimming at material controlled object（marine boost
system）Which Is made of the un－reverse”s middle speed marine
diesel，speed－down gear case and fixing screwpropellor the deslgnedmaln
function：Manipulate and its conversion mode，logic control function，procedure
timing肋ctlon，safeprotect andtrouble alarmfunctlon，systemtro毗ie Inspect
parameter revise Cio．
The mlddk speed marine diesel engine remote control system‘shardware
and softwaredeslgn：Hardware circuit design consists mainly oflocal control
box，main control box EC and WH signal board．signal knothole hardware the
electric clrcultthe design，and outer circle module with Inputting and
on…flitlug exmlne module．The software design Is made up ofPLC the hostthe
remote comrol the systemprocedure by STEP7－Micro／Win32．
ThCd1CSClfCinotC COlltTOI lttiltatC SystCffihatdWSYC slid SOftW8fCd6Slgfi：
Accordingic middle speeddlesel gear case workmechanlsm，PLC remote
control system’s function and hardware characteristic．The authordeslgn a
function module based on ISA and 80of96kc to deal all inputting and
on…dingslgnal，The softwareprlmarlly reallzethe eplgynycomputer
funCt1Oll ChCCk ld dat＆ COllCCtloll．ThC hC Cplgyfly COthpniCT IS COttipllCd by
－互二－
PLC
VISUAL C++6.0 in the conditions of WINDOWS98.
It has indicated that the system come to design demand through all test and expert check and accept.
引文
[1] 郑凤阁．轮机自动化．大连海事大学出版社，1998．10
[2] 喻方平，李鹤鸣等．微型计算机在船舶中的应用．电子工业出版社
[3] 刘道俊，陈宏祥．船舶柴油主机自动遥控系统．大连海事出版社
[4] 防霖芝．船舶柴油主机自动遥控系统．上海海运学院
[5] 刘道俊，刘宗德．电气自动化及主机遥控．科学技术文献出版社，1993．9
[6] 草善文．机舱自动化与微型计算机及其管理．人民交通出版社，1993．4
[7] 浦保康，赵兴贤．轮机自动化．人民交通出版社，1980
[8] 郑为民等．主机遥控系统转速反馈环节的设计与分析．集美大学学报，2001
[9] Automation System for the Machineryand Cargo Space on Ship of the Future Siemens Aktieenfesell Schaft．
[10] 曲以明．多桨(变距／定距)主机遥控系统的研究设计．交通部上海船舶运输科学研究所学报，2000(6)
[11] 黄忠秀等．船舶运输控制系统．人民交通出版社，2000．1
[12] 喻方平等．应用可编程序控制器的船舶主机遥控系统设计．船海工程，2002．2
[13] 王启宇等．一种基于PLC的主机遥控系统．上海海运学院学报，2000．9
[14] 赵国光等．船舶动力装置自动化．国防工业出版社，1986
[15] 朱绍庐等．轮机工程手册，第6卷，轮机自动化．人民交通出版社，1994．5
[16] 李杰仁等．现代船舶电气自动化技术中几个重要问题的探讨．基础自动化，1995．5
[17] 船舶电气及控制培训教程．中华人民共和国港务监督局，1999
[18] SIEMENS.S7-200 Programmable Controller System Manual.2001.9
[19] SIEMENS.TD200 Operator interface User Manual.2000.1
[20] SIEMENS.S7-200可编程序控制器硬件和安装．1996．11
[21] SIEMENS．工业通讯网络及现场总线部件．2001．9
[22] 钟肇新等．可编程序控制器入门教程．华南理工大学出版社，1999
[23] 李景学等．可编程序控制器应用系统设计方法．电子工业出版社，1995
[24] 王志刚等．PLC组网技术及其在集散控制系统中的应用研究．测控技术，2001(6)
[25] world FIP-Another Fieldbus Challenger.control engineering,March,1993
[26] 杨昌煌．可编程序控制器发展趋势概述．基础自动化，1996
[27] 蔡伟等．PLC分布控制系统．西安公路交通大学学报，1996
[28] Pelet Cleaveland.PCS and Smart I/O inrade PLC territory.I&Q,1995,(15)
[29] 李剑中，陆杰等．PLC对模拟信号进行复杂滤波的软件方法．机电工程，2000(3)
[30] 洛德汉．SIEMENS PLC网络控制应用系统的通讯程序设计．烟草科技，2001(11)
[31] 李延慧．可编程序控制器模拟量接口和传感器在船舶上的应用．武汉造船，1997
[32] 郑元璋．船舶现场总线控制系统．船舶监测网1999年会论文．
[33] 唐济扬．基于现场总线技术的先进控制系统．制造业自动化，2000(7)
[34] 刘曙光．现场总线技术的进展与展望．自动化与仪表，2000(3)
[35] 斯可克．现场总线的现状与发展．自动化博览，2000(4)
[36] Fieldbus Foundation Press.Technical Overview[Z].FD-043 Revision 1.0,1996,Austin,Texas
[37] 陆让之，张声钺等．船舶电机学．人民交通出版社，1991．6
[38] 丁镇生．传感器及传感器技术应用．电子工业出版社，1997
[39] Tanenbaum,A.S..Computer Networks,3rd Ed..Prentice-Hall,1996
[40] 燕永田．工业控制计算机系统的设计与应用．中国铁道出版社
[41] 孙涵芳．Iterl 16位单片机．北京航空航天大学出版社，1998．3
[42] 孙涵芳，徐爱卿．MCS-51／96单片机原理及应用．北京航空航天大学出版社，1996．4
[43] 李朝青．PC及单片机数据通信技术．北京航空航天大学出版社，2000．12
[44] 蒋志峰．基于ISA总线接口电路的设计及研究．实验室研究与探索，2000(1)
[45] 于英民，莫玮等．计算机接口技术．电子工业出版社．1999，10
[46] 杨松岸，杨华等．一种新颖的ISA总线接口电路．信息技术，2000(9)
[47] 杨世霞，巴林风．个人微机(PC)总线概述．电子计算机外部设备，1996(2)
[48] 范赣军等．单片微型计算机控制技术．大连海事大学出版社，1996．8
[49] 徐家蓓．控制系统数字仿真．北京：北京理工大学出版社，1998．9
[50] 何克忠，李伟．计算机控制系统．清华大学出版社，1998
[51] 杜隽隆．微型计算机控制系统—工程设计与实现．西北工业大学出版社，1992
[52] Braham R.Application Sotfware.IEEE Spectrum,1995(1)
[53] 刘明俊等．计算机控制原理与技术．国防科技大学出版社，1999
[54] 杨素行等．微型计算机系统原理及应用．清华大学出版社，1995
[55] 刘朝阳．用80 c 1 96设计一个16位单片机应用系统．无线通信技术，2000(3)
[56] 邵贝贝，刘慧银．微控制器原理与开发技术．清华大学出版社，1997．12
[57] 岳瑞华，许化龙．现代测试系统的仿真研究．航空计测技术，2001．(1)
[58] 陆金铭．柴油机动力装置综合试验台系统仿真．实验技术与管理，2000(5)
[59] 赵国光等．仿真在舰船动力中的应用和发展．计算机仿真，1995(3)
[60] Ma fongyuan.Model reference adaptive control of governor for diesel engine,Proceedings Of 97' IMECE.Shanghai,1997
[61] 徐经梧，杨德斌．TURBO C实用大全．机械工业出版社，1996．5
[62] 徐士良．C常用算法程序集．1996，11
[2] 喻方平，李鹤鸣等．微型计算机在船舶中的应用．电子工业出版社
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[46] 杨松岸，杨华等．一种新颖的ISA总线接口电路．信息技术，2000(9)
[47] 杨世霞，巴林风．个人微机(PC)总线概述．电子计算机外部设备，1996(2)
[48] 范赣军等．单片微型计算机控制技术．大连海事大学出版社，1996．8
[49] 徐家蓓．控制系统数字仿真．北京：北京理工大学出版社，1998．9
[50] 何克忠，李伟．计算机控制系统．清华大学出版社，1998
[51] 杜隽隆．微型计算机控制系统—工程设计与实现．西北工业大学出版社，1992
[52] Braham R.Application Sotfware.IEEE Spectrum,1995(1)
[53] 刘明俊等．计算机控制原理与技术．国防科技大学出版社，1999
[54] 杨素行等．微型计算机系统原理及应用．清华大学出版社，1995
[55] 刘朝阳．用80 c 1 96设计一个16位单片机应用系统．无线通信技术，2000(3)
[56] 邵贝贝，刘慧银．微控制器原理与开发技术．清华大学出版社，1997．12
[57] 岳瑞华，许化龙．现代测试系统的仿真研究．航空计测技术，2001．(1)
[58] 陆金铭．柴油机动力装置综合试验台系统仿真．实验技术与管理，2000(5)
[59] 赵国光等．仿真在舰船动力中的应用和发展．计算机仿真，1995(3)
[60] Ma fongyuan.Model reference adaptive control of governor for diesel engine,Proceedings Of 97' IMECE.Shanghai,1997
[61] 徐经梧，杨德斌．TURBO C实用大全．机械工业出版社，1996．5
[62] 徐士良．C常用算法程序集．1996，11
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