基于PLC的船舶主机遥控系统设计

摘要:应用PLC设计船舶主机遥控系统，系统主控制器采用西门子公司的S7-300 PLC冗余配置。
上位机硬件采用工控机，人机界面的设计采用西门子公司的组态软件WinCC, PLC和上位机的通讯采用
西门子公司的现场总线PROFIBUS。上位机设计成一个工程师站，一个操作员站，可以互为备用。
    关键字:主机遥控;可编程控制器;冗余
    1概述
    船舶主机遥控系统是现代化船舶实现无人机舱
的关键，因此要求其监控系统应具有高度的实时
性、稳定性和可靠性。采用PLC (Prograwou Logic
Controler)作为控制器，本身就非常稳定、可靠，
再配于冗余配置，当其中的一套控制系统出现故障
时，另一套控制系统自动投人运行，使实时数据和
历史数据均不受破坏。现场控制器PLC和上位机
通讯采用现场总线Profibus，因而保证了系统高度
的实时性、稳定性和可靠性。系统监测报警部分用
于对主机的转速、温度、压力、液位等各种工况参
数的采集、显示和故障报警、安全保护，确保主机
的可靠运行。主动力部分是一种电一气结合控制系
统，它与监测报警部分一起完成对主机进行远距离
操纵、自动监视、监测、信号报警和安全保护。
    2系统硬件部分设计
    由于考虑到系统的稳定性和可靠性，系统硬件
部分采用冗余配置，PLC采用SIEMENS公司模块
化中小型PLC系统S7-300, CPU型号为CPU315-
2DP。用通讯处理器CP342-5.通过PROFIBUS实
现冗余配置的相互通讯。每个CPU通过接口模块
IM153-2分别接一套远程I/0扩展模块ET-200Mo
在上位机安装SIEMENS公司的通讯卡CP-5611,
通PROFIBUS和PLC进行通讯，上位机之间通过
多点接口MPI (Multipoint Intoface)进行通讯。远
程1/0扩展模块采集现场传感器输出的数据。传感
器设备是测量、监控的关键，本系统根据所测数据
类型的不同，支持多种传感器，其中包括测量发电
机电压、电流、频率、功率以及各种气压、油压的
传感器，它们所提供的4-20mA工业标准电流信
号;另外还包括采集各种温度、转速所用的传感
器，包括热电阻、热电祸、频率传感器等。对于开
关量的数据，本模块支持开关量的输人/输出，数
字量输入模块采集现场各个温度开关、压力开关、
液位开关送来的开关信号。系统硬件结构如图1
所示。
    系统中最重要的控制部分为主机转速控制，主
机转速传感器NB(又称齿轮传感器)主要是用来
计数主机凸轮轴的齿数，由每分钟计凸轮轴齿数的
多少来计算主机的转速。通过主机转速值判断主机