机舱自动化数据采集plc程序设计plcprogramdesignoftheengineroomautomationdat
摘 要摘 要为提高船舶机舱自动化程度，需要对船舶机舱内设备的运行状态进行实时监控。机舱内的设备种类繁多，采集到的数据是包括温度、压力、转速、液位等，需要对这些开关量以及连续变化的模拟量进行处理。 本文研究的主要内容是采用S7-200PLC可编程控制器对机舱进行自动化数据采集处理。论文首先主要介绍了可编程控制器的结构功能，在此基础上介绍STEP7-Micro/WIN软件的使用，以及相应的仿真软件的使用。其次在了解船舶机舱内所要采集的各类数据的基础上具体分析采集系统的硬件和软件设计。然后通过PLC进行程序编写，对采集的开关量数据实现集中报警处理；对采集的模拟量信号实现数据转换。本文中对于开关量数据和模拟量数据处理的程序采用模块化编程，通过子函数的调用实现处理功能，通用性好，修改以及维护方便。 本文最后通过仿真软件对程序进行调试，调试结果表明设计的程序可以完成对所采集的数据进行处理，满足开关量和模拟量数据处理的要求。关键词船舶机舱;数据采集;可编程控制器;报警
目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题研究的目的及意义 1
1.2数据采集处理发展现状及展望 2
1.3 本文内容 3
第二章 可编程控制器的介绍 4
2.1 S7200的介绍以及结构 4
2.1.1 西门子S7200的特点 4
2.1.2 可编程控制器的结构 4
2.2 S7200的基本工作原理 6
2.2.1 S7200的工作过程 6
2.2.2 S7200PLC的工作原理 7
2.3 STEP7Micro/WIN V4.0 SP9的使用 8
2.3.1 STEP7Micro/WIN V4.0 SP9的编程方式 8
2.3.2 指令集的使用和程序的调试 10
2.4 S7200仿真软件的使用 10
2.5 本章小结 11
第三章 微型PLC采集系统的设计 12
3.1 PLC系统设计的基本要求 12
3.2 船舶机舱数据采集系统的设计 13
3.2.1 船舶机舱数据采集的内容 14
3.2.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题研究的目的及意义 1
1.2数据采集处理发展现状及展望 2
1.3 本文内容 3
第二章 可编程控制器的介绍 4
2.1 S7200的介绍以及结构 4
2.1.1 西门子S7200的特点 4
2.1.2 可编程控制器的结构 4
2.2 S7200的基本工作原理 6
2.2.1 S7200的工作过程 6
2.2.2 S7200PLC的工作原理 7
2.3 STEP7Micro/WIN V4.0 SP9的使用 8
2.3.1 STEP7Micro/WIN V4.0 SP9的编程方式 8
2.3.2 指令集的使用和程序的调试 10
2.4 S7200仿真软件的使用 10
2.5 本章小结 11
第三章 微型PLC采集系统的设计 12
3.1 PLC系统设计的基本要求 12
3.2 船舶机舱数据采集系统的设计 13
3.2.1 船舶机舱数据采集的内容 14
3.2.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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船舶机舱数据采集系统实例 14
第四章 数据采集处理程序设计 17
4.1 模拟量输入信号处理 17
4.1.1 模拟量输入信号处理原理 17
4.1.2 模拟量信号处理程序 17
4.2 单输入点报警程序的设计 22
4.3 多输入点报警程序的设计 25
4.4 本章小结 31
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪 论
1.1课题研究的目的及意义
本课题是船舶机舱自动化数据采集处理，一般而言，船舶机舱内的环境比较恶劣，船舶在航行过程中会由于外界因素而产生各种摇晃、震荡，同时因为船舶机舱包含主机、辅机、船舶电站、锅炉以及其他辅助系统和生活系统[1]，所以对于机舱进行自动化数据采集是必要的。船舶机舱内的各个设备的运行状态以及工作参数在船舶航行时都是在不断变化的，船舶机舱的实时数据采集可以使得工作人员在不进入船舶机舱内的情况下能够对于船舶机舱内的设备的运行状况有一定的了解。
同时，所采集到的大量实时数据也有利于船舶的故障分析以及实船训练等对现状的掌控，在故障产生时能够使管理人员通过警灯警铃的警报及时发现故障从而采取恰当的处理措施，并且从中获得对故障的处理经验，提升船上工作人员的决策分析能力，保证船舶航行中的安全以及减少船舶的运营成本。这样既能在保证航行安全性的基础上最大程度地减少船舶航行中的资源消耗，也能够使得工作人员对于在船舶航行过程中遇到的各种问题以及突发情况能有更好的处理方式，从而促进船舶行业的不断进步和发展。
机舱数据采集处理是实现船舶自动化最基本的环节，其中报警系统是数据采集处理的一个重要环节。对于现在的船舶制造行业来讲，船舶自动化的一般要求就是实现无人舱室，其中将船舶机舱内发出的报警信息及时的反馈到其它舱室，这是现今对于新型无人舱室的基本要求。现今机舱自动化技术随着电子信息技术的发展也在飞速发展，在无人舱室实现后，其他的机舱自动化内容比如主机的遥控，电站的管理以及动力装置的监测等也随之得到了很大的改善。
目前海洋资源的开发和利用已经成为各国未来发展的重要核心，各国之间围绕海洋产生的大大小小的摩擦也反映出这点，我国也正在努力打造成为世界第一造船强国。然而，我国在船舶自动控制方面的技术起相对于一些欧美强国而言较为落后，而且就正在建设的许多船舶来说，其中许多核心内容包都是由国外的大公司提供的。虽然我国在这方面独立开发了一些系统，但是和国外的相比无论从稳定性还是功能性上来讲都是还有一定的差距的。多以我们才要在借鉴先进经验的同时也要有所创新，打造出属于自己的一些东西，这样才能在世界上有一席之地，从而能让我国在外交方面更有话语权，正是因为这样，我们在船舶海洋这方面研发工作才显得尤为重要。
1.2数据采集发展现状及展望
国内外船舶自动化技术的发展都是伴随着计算机技术、控制理论、通信电子等技术，同时可靠性以及功能都在不断的提高完善功能不断完善，总而言之船舶自动化的发展特点就是网络化、智能化、综合化。国内外在船舶自动化的研究都日渐成熟，其中船舶机舱内的技术包括机舱综合信息化系统、推进控制系统、动力定位系统、综合通讯导航系统、操纵杆系统、船用模拟设备、船用传感器和变送器等。现今的许多船舶自动化技术都已经应用到实际的工作中，这样对于实现船舶自动化的发展完成了相当大的程度。在广泛应用于各类船舶的航行中的同时在一些海事学校和模拟操作方面也有一定建树并且取得了不菲的成果。随着船舶自动化的发展，船舶机舱检测报警系统也在船舶的实际航行中和国际海事组织的规定下不断的发展，从而保证了船舶航行的安全性和稳定性。
船舶机舱的数据采集作为实现船舶自动化最基本同时也是最重要的环节，如今已经衍生出多种类型的采集方式。其中最具代表性的是采用传统电路模块的采集，由于集成电子电路的快速发展，船舶自动化数据采集系统通过采用集成电路模块实现组合逻辑控制。但是因其存在一些不足且造价昂贵，所以在实际应用中存在诸多限制。同时采用微机为核心的集散数据监控也被广泛使用，因为集散控制系统可以通过以多台控制器分别完成检测以及控制的方式完成信息的共享，从而可以较为便利地实现集中管理、分散控制[2]。
除了以上两种较为常见的方式以外，以PLC为核心的智能化模块也在现场总线式的控制系统中得以应用，实际上PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，相对于单片机而言，可以说PLC是已经调试成熟稳定的单片机产品，所以PLC具有较强的通用性。同时单片机可以构成各种各样的应用系统，相对而言使用也就范围更广。单片机只是一种集成电路，如果要加以应用就必须与其它元器件及软件构成系统。从实际船舶工程的情况看来，对于工程量较大的项目，采用单片机系统的话相对来说具有成本低、效益高等优点，对重复数很少的项目或者单项工程，采用PLC快捷方便，可靠性好，但成本较高。
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