船用分油机可编程控制实验系统的开发 X
潘克文
(天津理工学院 , 天津 300191)
摘 要 : 为教学工作的需要和进行机舱设备改造的探索 , 开发出分油机可编程控制实验系统 , 已在试验室内完成调
试 . 文章介绍这一系统的软件结构和硬件结构 , 并结合其功能 , 阐述了它在分油机控制上的优越性 .
关键词 : 分油机 ; 可编程控制器 ; 控制系统
中图分类号 : T P273. 2 文献标识码 : A 文章编号 : 100021557 (2000) 0120059203
D evelopm en t of the programmable con trol exper im en t
system of an o il sepera tor for sh ips
PAN Ke2w en
(T ianjin Institute of T echno logy, T ianjin 300191)
Abstract: T he p rogramm able contro l experim ent system of an o il seperato r fo r sh ip s is developed, and has debugged
in the labo rato ry. T h is article introduces the softw are structure and hardw are construction of the
experim ent system , describes the advantages of the system ’ s functions in the o il seperato r contro l
system.
Keywords: o il seperato r; p rogramm able contro llar; contro l system
基于降低船舶的运营成本 , 目前大部分船舶使用
重油 . 但是 , 重油在使用之前必须经过预热、净化处理 ,
降低其粘度 , 去除其中的水分和杂质 . 燃油的净化处理
包括预热、沉淀、分离和过滤 . 燃油的净化效果对提高
柴油机工作的可靠性、动力性、经济性和柴油机的使用
寿命影响极大 . 分油机是船舶上用来净化燃油和滑油
的重要设备 , 分油机的自动控制是机舱辅机自动控制
的一项重要内容 . 分油机的操作过程是按一定时序进
行的 , 在继电接触控制系统中常采用凸轮时间控制器
来实现顺序控制 , 所以分油机的控制系统是一个典型
的时序控制系统 . 继电接触控制系统体积大、可靠性差
且须经常维修保养 , 已属于落伍的技术 . 目前国外较先
进船舶的分油机采用可编程控制器控制 , 与继电接触
控制系统相比显现出明显的优越性 , 使分油机的运行
可靠性大大提高 . 为了适应先进船舶对船员的要求 , 根
据典型的分油机继电接触控制系统 , 开发了分油机的
可编程控制实验系统 , 现已在实验室完成调试 . 这一工
作的价值在于让学生在学校就广泛接触机舱设备控制
方面的新技术 , 开阔学生的视野 , 提高他们的实际工作
能力 , 同时也为我国船舶技术进步和机舱设备改造提
供了实践的依据 .
1 控制系统硬件结构
系统使用西门子公司生产的 S52100U 可编程控
制器模拟手动分油的操作过程 , 自动控制进油阀
(V 0)、外管进水阀 (V 121)、内管进水阀 (V 221)、水封水
冲洗水阀 (V 321) 的开闭 , 自动完成分油、排渣等一系列
操作 . 系统的输入控制 检测信号通过开关量输入模板
输入至处理器 , 为了提高系统的抗干扰能力 , 在输入模
板和处理器之间采用光电隔离环节 . 输入的控制 检测
信号经过程序的处理 , 输出相应的控制—指示—报警
信号 .
S5 系列可编程控制器 CPU 的运算器可以做各种
逻辑运算及简单的数学运算 , 具有完备的计时、计数功
能 . 程序可由手持编程器或微机输入 EPROM , 以备随
时调用并可根据需要随时修改系统运行参数 . 控制系
统硬件结构图见图 1.
第 19 卷 第 2 期 天 津 纺 织 工 学 院 学 报JOURNAL OF TIANJ IN INSTITUTE OF TEXTIL E SC IENCE AND TECHNOLOGY V o l. 19 N o. 2
X 收稿日期 : 1999209210 作者简介 : 潘克文 (1957- ) , 女 , 天津市人 , 讲师 .
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I33. 0 分油电动机停止按钮 I32. 0分油电动机启动按钮
I32. 1 停机按钮 I32. 2 出油管路低压
I32. 3 工作水箱水位低 I32. 4 报警应答开关
I32. 5 报警复位开关 I32. 6电源开关
I32. 7 自动运行按钮
Q 32. 0 电动机 Q 32. 1 供油电磁阀 V 0
Q 32. 2 外管进水电磁阀 V 121 Q 32. 3 内管进水电磁阀 V 221
Q 32. 4 水封 冲洗电磁阀 V 321 Q 32. 5 蜂鸣器
Q 32. 6 警示灯 Q 32. 7 电源指示
Q 33. 0 运行指示 Q 33. 1 停机指示
图 1 分油机可编程控制系统硬件结构
2 控制系统软件结构
S52100U 可编程控制器的软件结构为模块化结
构 . 将分油机的控制功能分解 , 分别编入各功能块 , 各
功能块可由组织块调用 . 分油机可编程控制系统的控
制程序可分为 3 个功能块 , 即分油电动机控制程序
(PB 1)、系统故障监测报警程序 (PB 2)和时序控制程序
(PB 3) , 3 段功能程序由组织块 OB 1 调用 , 以完成整个
系统的控制功能 . 软件结构图见图 2.
图 2 分油机可编程控制系统的软件结构
3 控制系统的功能
3. 1 时序控制功能
①在分油机时序控制系统投入工作之前 , 要检查
工作水箱的水位 , 然后接通供油电磁阀 V 0 和温度调
节器 T 的气源 , 为待分油进入分油机和对油温进行自
动控制做准备 .
②合上控制系统电源开关 , 电源指示灯亮 .
③启动分油机电机 , 带动分离筒高速旋转 , 待其转
速逐渐达到稳定时 , 按下自动运行按钮 , 控制系统进入
自动运行方式 .
④启动周期定时器 , 每个分油 排渣周期为 180 s.
在 0～ 60 s 期间 , 分油机处于排渣工况 . 打开内管
进水阀 (V 221) , 10 s 后打开水封 冲洗电磁阀 (V 321) 进
冲洗水 , 25 s 之后 , 关闭 V 221、 V 321, 打开外管进水阀
(V 121) 进行排渣 . 在此期间 , 进油阀 (V 0) 不通电 , 油不
进入分油机而在外面循环 .
当周期定时器延时至 65 s 时 , 电磁阀 V 121、 V 221同
时通电 , 内外管同时进水 , 因水高速旋转产生离心力 ,
把活动底盘托起封闭排渣孔 , 这段时间是密封工况 .
70～ 95 s 期间是让活动底盘可靠地封住排渣口 ,
等待正常分油 .
95～ 120 s 期间水封 冲洗电磁阀 V 321打开 , 水封
水进入分油机的分离空间建立水封 . 进油前延时 5 s.
125～ 180 s 期间是分油工况 , 进油阀通电 , 切断油
在分油机外面的循环通路 , 使油慢慢进入分油机开始
进行分油 . 当周期定时器计满 180 s 时 , 停止分油进入
排渣工况 .
⑤可编程控制器能自动扫描停机信号和故障信
号 , 如果有停机信号和故障信号输入 , 分油机将在排渣
之后自动停机 . 否则将继续执行分油程序 . 控制系统流
程见图 3.
3. 2 自动监控报警功能
当水封被破坏时 , 油会从分油机的出口跑掉 ; 如果
分离筒没有密封 , 油会从排渣口跑出 ; 如发生分油机电
机故障或滤器阻塞等故障时 , 均会使净油出口管路压
力降低 . 当净油出口管路压力降低到 0. 08 M Pa 时 , 控
制系统应使进油阀 V 0 关闭 , 停止油进入分油机而在
分油机外面循环 , 同时 , 系统将发出声光报警 . 如果工
作水箱水位太低 , 系统也会发出声光报警 . 按下消声按
钮 , 蜂鸣器停响 , 指示灯常亮 . 待故障排除之后 , 按下报
警复位按钮 , 报警灯光熄灭 .
—06— 天 津 纺 织 工 学 院 学 报 2000 年 4 月
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图 3 分油机可编程控制系统流程图
4 可编程控制器的优越性
分油机是维持柴油机正常工作的重要设备 , 它的
分油质量和工作可靠性直接影响到柴油机的正常运
行 . 可编程控制器具有体积小、可靠性高、分油时间可
调、控制系统维护工作量小和使用方便等特点 . 其输入
模块可以直接接受现场设备的各种传感器信号 ; 输出
模块可以直接驱动 2～ 5 A 的受控设备 , 产品系列化、
结构模块化的可编程控制器给控制系统的配置和备件
管理带来了极大的方便 , 这一点尤其适用于船舶机械
的控制 .
目前大多数可编程控制产品的技术规范已达到 :
①工作温度 1～ 55 ℃ , 最高为 60 ℃ .
②存放温度 - 20～ - 85 ℃ .
③相对湿度 : 5%～ 95%.
④振动和冲击满足国际电工委员会标准 .
对于机舱温度高、湿度大、机械振动强的特殊工作
环境 , 采用可编程控制器实现分油机的控制 , 大大提高
了控制系统的可靠性 . 目前 , 旧船上的分油机多采用继
电接触控制系统 , 所以 , 分油机可编程控制系统的开发
与应用在船舶的设备改造中具有广泛的推广价值 .
参考文献 :
\[ 1 \] 郑凤阁 . 轮机自动化 [M \]. 大连 : 大连海事大学出版社 ,
1990.
\[ 2 \] 西门子公司 . S52100U 可编程控制器编程手册 [R \]. 慕尼
黑 : 西门子公司 , 1990.
\[ 3 \] 陈鸿 1 轮机自动化 [M ]1 上海 : 上海海运学院出版社 ,
19931
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