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PLC在船舶空调装置上的应用

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2021年第2期作者：牛少杰高佳朱印

[导读] 摘要：船舶空调系统作为重要的生活设施，它的稳定运行，对现代船舶尤为重要，尤其是对工程船舶，工程船舶与航运船舶有一定的区别，工程船舶在施工期间，会有大量的施工人员在船上住宿，这就需要我们提供良好的住宿环境，房间更要保持舒适的温度，本文利用PLC可编程控制系统对船舶空调系统进行控制，通过传感器检测空调运行的参数，通过触摸屏对空调的温度、湿度及制冷设备的运转情况进行显示，提高了设备的调控能力，降低了值班

海洋石油工程股份有限公司天津 300450 摘要：船舶空调系统作为重要的生活设施，它的稳定运行，对现代船舶尤为重要，尤其是对工程船舶，工程船舶与航运船舶有一定的区别，工程船舶在施工期间，会有大量的施工人员在船上住宿，这就需要我们提供良好的住宿环境，房间更要保持舒适的温度，本文利用PLC可编程控制系统对船舶空调系统进行控制，通过传感器检测空调运行的参数，通过触摸屏对空调的温度、湿度及制冷设备的运转情况进行显示，提高了设备的调控能力，降低了值班人员对设备进行检查的时间。作者利用PLC软件对船舶空调系统进行分析，已达到对该系统加深了解的目的。关键词：PLC；电力系统仿真；控制 1.1 PLC的发展历程随着工业电气设备的发展，大量的开关量顺序控制被PLC所代替，早在1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制的要求，1969年，美国的数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，这就是第一代PLC可编程控制系统的问世，早期的PLC只能进行简单的逻辑控制和计数功能。20世纪随着微处理器的出现，人们很快对PLC增加了运算、数据传送等功能，这才有了计算机控制特征的工业控制装置，技术人员可以使用计算机对PLC进行编程，20世纪末期，PLC的发展更适用于工业的需要，诞生了各种各样的特殊功能，可以用来控制转速、压力、位移、温度等，适用于各种场合，也诞生了各种配套设施，比如人机界面、通信单元等，使PLC控制的工业设备更加便于操作。 1.2 船舶空调系统的特殊性由于船舶常年在海上的特殊性，船舶空调应该满足一些条件，船舶处在水中，所以一般冷凝器采用水冷方式进行冷却，所以冷却系统应该考虑到海水的腐蚀性，解决耐腐蚀问题，船舶的保温条件和通风条件都比较差，所以船舶上的空调系统选取应高于陆地上的建筑，空气的温度应控制在冬季19-22摄氏度，夏季温度应控制在24-28摄氏度。室内外温差应不超过3-5摄氏度，夏季室内外温差应不超过6-10摄氏度。夏季空气相对湿度应控制在40%-50%。空气的清新度是包括空气清新和新鲜两项要求，满足人呼吸对氧气的需要，空气的流速，气流速度以0.15-0.20m/s为宜，大不超过0.35m/s，噪音应不得大于55-60db(A). 船舶在水中航行还应考虑船舶的倾斜问题，要求空调能够在船舶大幅摆动的情况下能够保证设备不损坏，空调系统能够正常运行。船舶空调系统是船舶各系统中非常重要的设备，极大的改善了船员、旅客在船舶中的生活环境，相对于传统继电器控制系统，利用PLC对船舶系统进行控制，极大的减少了继电器和控制线的应用，可以很好的调节船员生活区域的温度、湿度，能够让空调系统更加稳定、可靠的运行。PLC在船舶系统空调系统中的应用，提高了船舶空调系统的整体性能，这对船舶空调系统具有重要意义。 1.3本船船舶空调系统分析本船的空调采用的是西门子S7-200 cpu224继电器输出 PLC和EM223、EM231扩展模块。S7-200 cpu224拥有14个开关量输入和10个开关量输出，由于空调系统程序输入、输出点应用较多，S7-200 cpu224模块输入、输出不够用，所有本机另外添加了EM223数字量扩展模块，增加了本机可用的数字量输入、输出触点。

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空调系统肯定要控制温度，所以PLC应该拥有模拟量的输入点，但是S7-200 cpu224模块不具备模拟量输入点，所以本机增加了模拟量扩展模块EM231，空调回风温度通过PD100温度传感器将电阻信号输入到模拟量模块。本船空调系统SA为选择开关，可以旋转通风模式、制冷模式、取暖模式，当旋转按钮SA1选择任何一中模式时，FR1风机热继电器无动作常开触点I0.0闭合，M0.0为启动按钮，M0.1为停止按钮，按启动按钮M0.0闭合，Q0.0有输出，接触器KM1吸合，Q0.0自锁保持，空调风机启动，当空调风机出现过载，I0.0接通触点会断开停止风机运行并会发出报警，空调风机过载报警应及时查明风机过载的原因，这时应断开风机电源，检查风机电机三相绕组电阻是否平衡，如果电阻平衡，应对电机进行盘车，正常情况下盘车时电机应无卡阻，从而判断电机轴承是否有问题，如有问题及时更换。当风机启动后才可以启动压缩机，I0.1为1＃压缩机的高压控制器的常开触点，正常情况下，I0.1常开触点应该接通，当I0.1没有接通时，将认为制冷系统中排气压力过高，将不能启动压缩机，当压缩机在运行中出现排气压力过高时，停止压缩机的同时还会发出报警，高压停机是不能自己复位的，必须手动复位才能再次启动压缩机，如果报警不能消除或频繁报警，应查明报警原因，有可能是冷却水量不足导致，或是冷剂过多都会造成高压报警压缩机停车。I0.2为1＃压缩机低压控制器的常开触点，1＃压缩机冷剂压力正常时，此触点应该为接通状态，当I0.2没有接通时，程序认为1＃压缩机吸气压力过低，将不能启动压缩机，当压缩机运行时出现吸气压力低而停车时，同时会发出低压报警，低压报警是低压继电器自己可以复位的，当吸气压力达到低压继电器设定压力时，报警复位，当频繁出现低压报警而造成压缩机停车，或压缩机频繁启动时，应检查压缩机系统是否缺冷剂或是否系统冷剂泄漏，及时修复泄漏点，补充冷剂到规定压力，才能解决低压报警的问题。空调程序控制的数字量输入点，主要是用来控制空调的启动条件，比如I0.0热继电器1（风机电机），当I0.0输入点断开时，由PLC内部编程限制，数字量输出Q0.0会没有输出，风机将不能启动。当I0.1至I0.5数字量输入触点未接通时，数字量输出触点Q0.1将没有输出，1＃压缩机将不能启动。除了数字量输入触点之外，模拟量模块的输入点连接PD100温度传感器，将空调的回风温度传送给PLC，经过模数转换将模拟量信号转换为数字量，经过程序设定温度与回风温度对比，当选择按钮旋转1＃压缩机为主，2＃压缩机为辅时，当回风温度高于设定温度4摄氏度，1#压缩机自动启动，30秒后2＃压缩机也启动，随着压缩机的启动，室内温度会有所降低，当回风温度比设定温度高不超过2摄氏度时2＃压缩机先停止，1＃压缩机继续运行，当回风温度低于设定温度时1＃压缩机停止。当转换按钮选择2＃压缩机为主1＃压缩机为辅时则相反，回风温度高时2＃压缩机先启动，1＃压缩机30秒后再启动，温度降低时1＃压缩机先停止，2＃压缩机再停止。 1.4 PLC在船舶空调控制系统的优点船舶集中式空调装置采用可编程控制器（plc），使船舶空调设备整机具有数字控制系统，检测空调系统的所有运行参数，对空调的温度、湿度进行智能控制，提高了设备的调控能力和设备发生故障时发现故障的难易程度，减少了人员巡视检查空调系统的时间，并具有用户控制界面，使人员对空调系统的操作更加便捷，提高了船舶空调系统的智能化、舒适性和可靠性。