基于PLC的船用气动蝶阀遥控装置设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)4808工厂舰船工程研究所 作者:谷卓垠

  随着自动控制技术的不断发展,现代船舶自动化程度日益提高,新型可编程控制器PLC在船舶上的应用程度不断提高。使用PLC模块为核心进行组态控制系统是一种既方便又可靠的方法。本装置是基于西门子S7-200系列PLC为控制核心,使用V4.0STEP7MicroWINSP6软件进行程序编译设计,装置内核稳定,整个系统具有很高的可靠性和耐用性。

1、船用气动蝶阀系统组成

  气动蝶阀系统主要组成如图1所示,其中选用CPU226及数字量模块EM223、EM222作为控制核心,可提供28个输入接口、20个数字量输出接口和8个继电器数字量输出接口;由开关按钮提供操作信号,蜂鸣器和指示灯作为报警和显示。气动硬件包括气源处理三联件(过滤器、减压阀、油雾器)、单向阀、安全阀、气动转换器及电磁换向阀组成。气动蝶阀由蝶阀及汽缸组成,汽缸顶部有指示蝶阀开关2个微动开关连接于PLC控制单元。

气动蝶阀系统框图

图1 气动蝶阀系统框图

2、系统工作原理

  如图2所示,首先使1MPa气源经过过滤器、减压阀减至0.6~0.8MPa、油雾器、单向阀进入换向阀,通过电磁换向阀,气压进入气动蝶阀上的汽缸,推动汽缸里的活塞运行,带动阀杆从而开启或关闭蝶阀,并且带动微动开关变化反馈给控制核心用于逻辑计算,同时在指示灯上显示出此时蝶阀动作是否到位。

系统原理示意图

图2 系统原理示意图

  控制核心CPU226和EM223所连接的输入为蝶阀开关按钮、蝶阀微动开关等开关量;输出为指示灯、报警灯显示以及蜂鸣器报警;所选用的EM222数字量模块(继电器型)可直接驱动电磁换向阀,西门子S7-200达到控制气动蝶阀的目的。作为控制核心,PLC通过逻辑运算可实现故障报警及断线报警等故障判断,如微动开关断线报警、换向阀断线报警。

  图2系统原理图给出了一组蝶阀控制的简图,包括了一组换向阀的控制、指示灯及报警灯的连接、开关按钮及微动开关的连接和气路的走向。开关按钮及微动开关属于输入类的开关量,连接于PLC的I口,换向阀及指示灯显示为输出类开关量,连接于Q口。而本设计方案包含了4组蝶阀的控制,其它连接方式与原理图一样。

3、程序设计

  本程序中的主程序包含了开机供电后的自检程序、试灯程序、应答消音程序,主程序执行后进入自程序,子程序为蝶阀开关及报警控制程序。其程序应用了西门子V4.0STEP7MicroWINSP6软件编写,其主程序的STL程序真空技术网(http://www.chvacuum.com/)就不做提供了。

  主程序下设4个子程序,分别对应4组蝶阀的转换阀控制程序,每个子程序包括了一个开阀流程和一个关闭阀流程,图3给出了开阀时的操作逻辑流程,其关闭阀的逻辑原理与开阀一致。每组阀控制程序都编写成一组独立的程序,作为模型程序以便今后添加系统容量后编写程序。

开阀程序流程图

图3 开阀程序流程图

4、测试

  本系统设计已进入实船试验阶段,以某舰为例,其测试方式如下。

  1)供入1MPa气源,减压后控制箱内仪表显示0.6~0.8MPa,按下电源开关,自检正常无报警。

  2)分别启动4个蝶阀旋钮、关闭旋钮,观察所对应的指示灯跟开关状态一致,表示装置及蝶阀工作正常。

  3)阀微动开关断线报警测试,分别撤掉装置内接线排(箱内下方接线排)所对应蝶阀位置开关的接线,如1#蝶阀对应3和4号线,启动蝶阀,10s后出现蜂鸣器响、故障总灯、蝶阀微动开关断线灯、所对应阀的故障灯亮,恢复接线后,按复位、消音恢复正常状态。

  4)换向电磁阀断线报警测试,分别撤掉装置内接线排(箱内右侧接线排)所对应换向阀接线,如1#蝶阀对应1和3号线,启动蝶阀,10s后出现蜂鸣器响,故障总灯、换向阀断线灯、所对应阀的故障灯亮,恢复接线后,按复位、消音恢复正常。

5、结束语

  本系统设计出可控制4组气动蝶阀的控制容量的基础模型,如需增加容量,可添加PLC数字量模块及相关硬件达到扩容的目的。也就是说其容量大小取决于PLC所包含的输出、输入点数,其连接组装方式方法与本方案一致。PLC组态方便,编程简单易用,同时具有可靠性高、设计周期短的特点,非常适用于此小型的控制器设计。同时其故障率低、维修方便的特点非常适用于船舶关键部位的蝶阀控制装置,相信在以后的船舶电气发展中,其应用会愈加广泛。

  基于PLC的船用气动蝶阀遥控装置设计为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/valve/butterfly-valve/095564.html

  与 蝶阀 气动蝶阀 相关的文章请阅读:

  蝶阀http://www.chvacuum.com/valve/butterfly-valve/