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摘 要：随着智能化、自动化以及集成化技术的不断发展和应用，我国关于集成化技术的研究也越来越深入，其中PLC集散控制技术就是时代研究的重大产物。文章分析了PLC的基本工作原理和实践应用过程，针对其在船舶甲板机械控制系统中的应用进行了分析，探讨了最佳的集散控制方案，以供参考。
关键词：船舶甲板；甲板绞缆机；机械控制系统；集散控制技术
远洋航海事业是我国发展多边贸易、促进经济发展的重要产业。而近年来，随着该产业的不断发展，为了更好更快地推动产业信息系统的进化，提高整体运行的工作效率，技术人员对集散控制系统进行研究，提出一种基于PLC的集散控制技术。下面将对该系统的应用进行详细的介绍：
一、PLC工作原理及实现过程
由于工业环境下工作量大、工作内容复杂，有关科研人员便研发出可编程序控制器这类数字运算操作点子系统来提高工作效率。在可编储存器内部通过执行逻辑运算、对计算的操作、定时、顺序进行控制，之后运用数字式和模拟式对指令进行编制，从而对不同的机械生产过程进行控制。
（一）PLC的基本认识。PLC与计算机系统大致雷同，分硬件和软件两个部分。其中硬件含有中央处理器（CPU）、输入接口、输出接口、电源等。软件的主要构成部分则为应用程序的编程语言。该套程序属于一种串行工作方式。当操作人员将指令输入到采样输出的过程被称为一个扫描周期，PLC的工作流程就是不断对扫描周期进行重复直到系统停止运行。
（二）PLC工业控制流程。与其他控制装置的工作流程大致相同，可以分为如下步骤：（1）要充分掌握系统的工艺流程和操作中的要求；（2）对控制方案进行分析后，筛选出最为合理的方案；（3）对系统进行配置，对控制程序进行编写调试后，进行组装运行测试。
二、甲板绞缆机的集中控制系统方案
（一）对控制系统的对象的要求。绞车绞盘通常会安置在就地机旁边的控制台上，但在集中控制处也可以进行控制，通常选用切换按钮进行设置，以便采用就地控制与集中控制的相互转换。方便对驾驶舱进行操作和切换，对驾驶舱内的控制台进行集中的设置，其中包括2个操作指示灯同定位系统，利用触摸屏对甲板进行集中控制及对参数进行监测，现场的控制台需要具备以下的功能：能够对动力站液压进行启动和停止的操作、具备载重的提示功能、离合器啮合/脱离操纵和指示等。操作室内的控制板面需要具备以下功能：能够对10台绞车和6台绞盘的回收比例进行操作；能够启动转向液压油泵电动机、对离合器的离合器啮合/脱离操纵具有警示作用；能够显示钢索的长度和张力，具有综合报警功能。
（二）对集中控制系统方案的设计。对甲板机械监控采用集中方案的时候，需要根据驾驶台和现场两个方面综合考虑控制器的输出与输入，从而令工业控制具有通用性，同时在编程的时候也具备一定的灵活性，通过控制器对绞线之间的连接与交换从而形成了PLC的控制网络，利用电子触屏实现集中操作和控制显示，同时需要在每台设备的附近安置操作箱方便操作，在实现集中控制和独立分散控制后，可采用西门子的CPU作为机械操作的核心系统，利用双绞线对控制中心进行连接来实现驾驶室的集中操作。其中该动力系统为PLC，相互之间联系的系统为ppi系统，它可以促使系统间的数据交換尽快完成。其中，整个系统有4台PLC，至少需要有3台操作机可进行独立操作。同时PLC模块上需要设置运行灯、故障灯和待机灯，用户可通过其他的灯对PLC进行判断，若PLC出现故障后，运行灯将会停止运行，相应的故障提示灯会亮起，设备将会自动关闭输出系统。
（三）对甲板硬件系统的配置。通过甲板的内部结构可以看出，绞车和绞盘通常位于甲板左右舷和艏升高甲板左右舷四处，同时每台设备需要的输入信号应不低于4，输出信号应不低于3。每处至少要配置一台微型的PLC，同时需要不低于2台的绞车和绞盘，输入信号总数约为18左右，输出信号约14左右。因此，建议采用稳定性高的西门子A8，该设备的CPU参数为226，其中输出量为22，输入量为16，具有较强的可靠性和较高的性价比。在操纵之前需要对钢丝绳的张力进行模拟，以便张力能符合控制的相关要求。为了设备具有维护性，需要对控制泵站和驾控台进行集中控制，同样采用CPU226。通过对控制系统整体进行分析，得知本系统的通信结构较为简单，具体体现在对现场控制、对泵站的控制上。因此，可采用以PPI为主通讯协议方式。在这样的协议下，可利用NETW（写）和NETR（读）指令实现各站之间的数据通信。同时利用双绞线对其进行连接，可将4台现场控制台设置为从站，泵站和驾控台设置为主站，满足系统对通讯功能的要求。
三、对控制系统的硬件和软件设计
通过上述的介绍可以得知PLC的控制器共6台，其中现场箱有4台，对控制板面的主要设计如下：
（一）硬件设计。主控制为CPU226，利用外接继电器对输出进行隔离，同时需要配一块输入输出为EM235的扩展模块，输出点为16，输出点为22，因此需要对外加继电器进行电位隔离，并将2个RS485进行自由组网，令系统的集成能力得到提高。
（二）软件设计。在进行硬件设计的同时可以着手软件设计工作，软件这几的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC设计最关键的问题，程序编写时软件设计的具体表现，在控制工程的应用中，良好的软件设计思路是设计关键，优秀的成果 便于工程人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。
四、结语
（1）改善了系统运行的可靠性，系统采用容错技术，集散控制，使得单元故障问题只影响局部运行，且系统具有自诊断、报警功能；
（2）工作原理简单、灵活，便捷方便。采用标准的硬件模块和软件模块，能灵活组建，节约了成本，提高了工作效率。所以，PLC在船舶甲板机械集散控制系统中的应用能提升整体工作效率、节约成本，具有积极的推广意义。
参考文献：
[1] 浦瑾莹.基于PLC的船舶甲板机械集散控制[J].江苏船舶，2013，30（4）.
[2] 孙增华.船舶起货机PLC复合控制的实现[J].机电设备，2010，27（3）.
[3] 陈宁，王之民，包国治，等.船舶驾驶模拟器操纵及监控报警系统仿真[J].江苏科技大学学报（自然科学版），2014，20（3）.
[4] 曹京生.基于PLC技术的内河船舶集成监控系统[J].中国造船，2012，49（z1）.
[5] 蒋晓峰，施伟锋，刘以建，等.基于触摸屏和PLC的船舶电站监控系统设计[J].电力自动化设备，2011，31（1）.
[6] 季本山.基于PLC的模糊PID船舶自动舵[J].上海海事大学学报，2010，30（4）.
关键词：船舶甲板；甲板绞缆机；机械控制系统；集散控制技术
远洋航海事业是我国发展多边贸易、促进经济发展的重要产业。而近年来，随着该产业的不断发展，为了更好更快地推动产业信息系统的进化，提高整体运行的工作效率，技术人员对集散控制系统进行研究，提出一种基于PLC的集散控制技术。下面将对该系统的应用进行详细的介绍：
一、PLC工作原理及实现过程
由于工业环境下工作量大、工作内容复杂，有关科研人员便研发出可编程序控制器这类数字运算操作点子系统来提高工作效率。在可编储存器内部通过执行逻辑运算、对计算的操作、定时、顺序进行控制，之后运用数字式和模拟式对指令进行编制，从而对不同的机械生产过程进行控制。
（一）PLC的基本认识。PLC与计算机系统大致雷同，分硬件和软件两个部分。其中硬件含有中央处理器（CPU）、输入接口、输出接口、电源等。软件的主要构成部分则为应用程序的编程语言。该套程序属于一种串行工作方式。当操作人员将指令输入到采样输出的过程被称为一个扫描周期，PLC的工作流程就是不断对扫描周期进行重复直到系统停止运行。
（二）PLC工业控制流程。与其他控制装置的工作流程大致相同，可以分为如下步骤：（1）要充分掌握系统的工艺流程和操作中的要求；（2）对控制方案进行分析后，筛选出最为合理的方案；（3）对系统进行配置，对控制程序进行编写调试后，进行组装运行测试。
二、甲板绞缆机的集中控制系统方案
（一）对控制系统的对象的要求。绞车绞盘通常会安置在就地机旁边的控制台上，但在集中控制处也可以进行控制，通常选用切换按钮进行设置，以便采用就地控制与集中控制的相互转换。方便对驾驶舱进行操作和切换，对驾驶舱内的控制台进行集中的设置，其中包括2个操作指示灯同定位系统，利用触摸屏对甲板进行集中控制及对参数进行监测，现场的控制台需要具备以下的功能：能够对动力站液压进行启动和停止的操作、具备载重的提示功能、离合器啮合/脱离操纵和指示等。操作室内的控制板面需要具备以下功能：能够对10台绞车和6台绞盘的回收比例进行操作；能够启动转向液压油泵电动机、对离合器的离合器啮合/脱离操纵具有警示作用；能够显示钢索的长度和张力，具有综合报警功能。
（二）对集中控制系统方案的设计。对甲板机械监控采用集中方案的时候，需要根据驾驶台和现场两个方面综合考虑控制器的输出与输入，从而令工业控制具有通用性，同时在编程的时候也具备一定的灵活性，通过控制器对绞线之间的连接与交换从而形成了PLC的控制网络，利用电子触屏实现集中操作和控制显示，同时需要在每台设备的附近安置操作箱方便操作，在实现集中控制和独立分散控制后，可采用西门子的CPU作为机械操作的核心系统，利用双绞线对控制中心进行连接来实现驾驶室的集中操作。其中该动力系统为PLC，相互之间联系的系统为ppi系统，它可以促使系统间的数据交換尽快完成。其中，整个系统有4台PLC，至少需要有3台操作机可进行独立操作。同时PLC模块上需要设置运行灯、故障灯和待机灯，用户可通过其他的灯对PLC进行判断，若PLC出现故障后，运行灯将会停止运行，相应的故障提示灯会亮起，设备将会自动关闭输出系统。
（三）对甲板硬件系统的配置。通过甲板的内部结构可以看出，绞车和绞盘通常位于甲板左右舷和艏升高甲板左右舷四处，同时每台设备需要的输入信号应不低于4，输出信号应不低于3。每处至少要配置一台微型的PLC，同时需要不低于2台的绞车和绞盘，输入信号总数约为18左右，输出信号约14左右。因此，建议采用稳定性高的西门子A8，该设备的CPU参数为226，其中输出量为22，输入量为16，具有较强的可靠性和较高的性价比。在操纵之前需要对钢丝绳的张力进行模拟，以便张力能符合控制的相关要求。为了设备具有维护性，需要对控制泵站和驾控台进行集中控制，同样采用CPU226。通过对控制系统整体进行分析，得知本系统的通信结构较为简单，具体体现在对现场控制、对泵站的控制上。因此，可采用以PPI为主通讯协议方式。在这样的协议下，可利用NETW（写）和NETR（读）指令实现各站之间的数据通信。同时利用双绞线对其进行连接，可将4台现场控制台设置为从站，泵站和驾控台设置为主站，满足系统对通讯功能的要求。
三、对控制系统的硬件和软件设计
通过上述的介绍可以得知PLC的控制器共6台，其中现场箱有4台，对控制板面的主要设计如下：
（一）硬件设计。主控制为CPU226，利用外接继电器对输出进行隔离，同时需要配一块输入输出为EM235的扩展模块，输出点为16，输出点为22，因此需要对外加继电器进行电位隔离，并将2个RS485进行自由组网，令系统的集成能力得到提高。
（二）软件设计。在进行硬件设计的同时可以着手软件设计工作，软件这几的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC设计最关键的问题，程序编写时软件设计的具体表现，在控制工程的应用中，良好的软件设计思路是设计关键，优秀的成果 便于工程人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。
四、结语
（1）改善了系统运行的可靠性，系统采用容错技术，集散控制，使得单元故障问题只影响局部运行，且系统具有自诊断、报警功能；
（2）工作原理简单、灵活，便捷方便。采用标准的硬件模块和软件模块，能灵活组建，节约了成本，提高了工作效率。所以，PLC在船舶甲板机械集散控制系统中的应用能提升整体工作效率、节约成本，具有积极的推广意义。
参考文献：
[1] 浦瑾莹.基于PLC的船舶甲板机械集散控制[J].江苏船舶，2013，30（4）.
[2] 孙增华.船舶起货机PLC复合控制的实现[J].机电设备，2010，27（3）.
[3] 陈宁，王之民，包国治，等.船舶驾驶模拟器操纵及监控报警系统仿真[J].江苏科技大学学报（自然科学版），2014，20（3）.
[4] 曹京生.基于PLC技术的内河船舶集成监控系统[J].中国造船，2012，49（z1）.
[5] 蒋晓峰，施伟锋，刘以建，等.基于触摸屏和PLC的船舶电站监控系统设计[J].电力自动化设备，2011，31（1）.
[6] 季本山.基于PLC的模糊PID船舶自动舵[J].上海海事大学学报，2010，30（4）.