管旭

(渤海船舶職業(yè)學院電氣工程系，遼寧省葫蘆島市125005)

0 引言

船舶燃油輔助鍋爐的主要作用是產生蒸汽。鍋爐的自動控制是實現(xiàn)無人機艙必不可少的重要組成部分，對其要求越來越高。船舶燃油輔助鍋爐控制難度大，危險性高，因此對其控制系統(tǒng)提出了較高的要求[1]。PLC控制技術具有高可靠性、運用靈活等特點，已廣泛地應用在自動化控制系統(tǒng)領域中[2]，本文采用PLC控制技術作為實現(xiàn)船舶燃油輔助鍋爐的自動控制的方法，該設計方案具有結構簡單、使用方便、可靠性高、易于修改等優(yōu)點，為完善船舶生產工藝、提高工作效率、實現(xiàn)無人機艙做出貢獻，具有廣闊的市場前景。

1 與船舶燃油輔助鍋爐自動控制相關的工藝要求

鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒程序的自動控制及保護與報警是船舶燃油輔助鍋爐自動控制包括的四個環(huán)節(jié)。以下是具體說明。

1.1 鍋爐水位的自動控制

本文水位信號來自水位計對4個水位進行檢測，分別為：下限水位、給水位、停給水位、上水位，信號通過開關量輸入PLC進而控制水泵電機。為使系統(tǒng)全自動平穩(wěn)運行，必須對鍋爐給水實現(xiàn)幾種控制，例如：合適給水量的控制、低水位聯(lián)鎖及報警處理、給水水泵電機故障時的聯(lián)鎖控制等，這也是本文對水泵電機的控制的目的。

1.2 鍋爐蒸汽壓力的自動控制

通過上述的水位控制，水位正常時，當前蒸汽壓力采用壓力傳感器測量，通過壓力開關將信號接入 PLC 的兩點開關量輸入，或者通過變送器將信號接入 PLC的一路模擬量輸入，其目的是：實現(xiàn)大、小火的兩級燃燒控制，實現(xiàn)壓力上限保護及實時監(jiān)視控制，即：

?

1.3 鍋爐燃燒程序的自動控制

通過燃燒系統(tǒng)自動控制的被控參數(shù)－蒸汽壓力對鍋爐發(fā)出起動信號后，為防止點火時發(fā)生“冷爆”，先進行“預掃風”，用壓縮空氣大風量吹掃，即：油泵和風機自動起動后，把風門調到最大而不向爐膛內供油?！邦A掃風”結束后，進行點火操作。首先，自動把風門關到最小位置，然后，打開點火噴油電磁閥噴入少量燃油，接通點火變壓器進行點火。如果點火成功，進入正常燃燒狀態(tài)，此時，噴油電磁閥正常打開。自動控制系統(tǒng)要求點火成功后自動斷開點火變壓器。

1.4 自動安全保護和自動故障報警控制

對船舶燃油輔助鍋爐進行控制，不僅難度大，而且危險性很高，所以完善的安全保護和故障報警系統(tǒng)對于這個控制系統(tǒng)尤為重要。本文采用4位BCD碼的數(shù)碼管來顯示停爐、報警信號，即：高二位顯示故障類別，低二位顯示故障代碼。

1) 當發(fā)生危險低水位、高汽壓；中途故障熄火；風機失靈、電機過電流；長時間(如20 s)低油壓等情況時，實施停爐，同時報警裝置發(fā)出聲光報警。

2) 為防止干擾信號引起誤動作，產生誤報警，系統(tǒng)對下列繼電器動作信號延時一定時間報警：報警高水位、低水位、高汽壓、低油溫、高油溫。

3) 為保證鍋爐運行的連續(xù)性，如發(fā)生工作油泵電機出現(xiàn)過流、工作水泵電機過電流故障等故障時，備用泵將自動啟動并取代故障泵繼續(xù)運行。

4) 可通過編程器調看輔鍋爐運行時間。

5) 管理人員要關注操作面板上的維護周期指示燈，通過它，關注鍋爐是否到達維護周期。需要注意的是：系統(tǒng)經過檢修維護后，管理人員一定注意按下維護周期復位開關，使PLC內部定時器清零復位，重新計時。

綜上所訴，本控制系統(tǒng)按照要求在 PLC中編制用戶程序，完成以下功能：①要實現(xiàn)全自動起、?？刂疲航o水、掃氣、點火、燃燒等；②對于鍋爐保養(yǎng)維護的定期定時自動提示，及其對于超期不維護系統(tǒng)的自動閉鎖等；③根據(jù)自動控制要求，為配合燃燒，PLC編制的用戶程序要能實現(xiàn)：自動起停風機、電機和開閉風門，以完成掃氣工序，并且，根據(jù)燃燒情況控制風門的大??；④PLC 用戶程序還要能夠實現(xiàn)相關的控制處理，如：風機、電機故障；爐內壓力超限聯(lián)鎖；燃器發(fā)生故障的聯(lián)鎖控制和報警處理；報警聯(lián)鎖等。

2 PLC機型的選擇及I/O的確定要求

在滿足控制功能的前提下，根據(jù)控制系統(tǒng)中輸人、輸出信號的種類、參數(shù)等級和負載要求，保證系統(tǒng)可靠、安全、經濟及使用維護方便，選擇能夠滿足輸入輸出接口需要的機型，是PLC機型選擇的基本原則。特別要注意的是：電壓和電流的問題。

實際設計中要考慮以下幾個方面的問題[3]：

1) I/O點數(shù)的確定(一般可考慮10%～15%的備用量)；

2) 確定用戶程序存儲器的存儲容量，一般的估計方法是：(輸入+輸出)×(10～12)=指令步數(shù)；

3) 響應速度；

4) 輸入輸出方式以及負載能力。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)硬件設計

根據(jù)船舶輔助燃油鍋爐控制系統(tǒng)及PLC機型的選擇及I/O的確定要求，本文中船舶輔助燃油鍋爐控制系統(tǒng)采用日本三菱公司的FX2—64MT PLC，具有運行速度快，功能強等特點，I/O總數(shù)為64點，如圖1所示，為本設計系統(tǒng)輸入/輸出硬件組成，占用輸入26點（輸入6點備用），輸出24點（輸出8點備用）。

圖1 硬件接口

3.2 系統(tǒng)軟件設計

按照船舶輔鍋爐控制全自動工作流程，根據(jù)輔鍋爐控制要求，圖2給出了系統(tǒng)軟件設計。

圖2 軟件編程

4 總結

本文采用 FX2N-64MTPLC 對船舶輔助鍋爐控制系統(tǒng)進行改造，從試運行結果看，經改造后的系統(tǒng)在可靠性方面取得了良好的效果，不僅改善管理人員的勞動強度及工作條件，為船舶機艙無人化作出貢獻，而且提高了船舶運行的經濟性，對于提高船舶的經濟效益有巨大意義。

[1] 陳義亮.船用鍋爐與汽輪機[M].大連:大連海事大學出版社, 1996.

[2] 程周.可編程控制器技術與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社, 2002.

[3] 萬太福，唐賢永.可編程序控制器及應用，重慶:重慶大學出版社，1994年.