蚁象公司成功将S7-1200 PLC应用在船用柴油机控制系统中

S7-1200PLC在船用柴油机控制系统中的应用

项目简介

该控制系统为船用产品，应用于船舶机舱内。船舶机舱环境相对较恶劣，温度较高，湿度较大，电磁干扰，噪声，振动等严重。而作为柴油机的控制系统，不光要控制柴油机的运行，而且要实时测量柴油机的温度、压力等热工参数，并对测量的数据进行实时处理，必要时作出实时报警及应急停机保护措施。同时要将柴油机的运行状态及热工参数在控制室及驾驶室进行实时显示，并传送到上位工控机进行实时记录。由于现在的船舶建造规范要求高，根据中国船级社《钢质海船入级规范》要求，船用柴油机的控制系统必须满足AUT-0，MCC，BRC等不同等级的规范要求，对柴油机的热工测量点数较多。同时辅助设备较多，在控制柴油机的过程中同样要分布式的监测并控制辅助设备。

针对以上使用环境及系统要求，采用多功能、高可靠性的PLC作为控制核心。而S7-1200 PLC具备船级社海事认证，符合船舶使用，对恶劣环境的适应度也相对较好。由于大型柴油机是一种振动很强烈的产品，一般的电气产品不能直接安装于柴油机上，采用外置控制箱进行集中控制，又因船舶机舱空间有限，采用壁挂式安装，所以控制箱的体积有一定的限制。而S7-1200不论是CPU或扩展模块均采用小巧的紧凑型外形，在安装体积上得到了很好的缩小。再者，系统采用分布式总线控制及多地通信显示，对PLC的通信能力也有一定的要求，S7-1200内部集成1个以太网口，同时可扩展3个RS232或RS485通信口，足以满足该复杂的通信要求。

工艺流程介绍

对以上柴油机的控制系统作简单的控制流程。

方案确立

基于特殊的船舶使用环境及复杂的系统要求，采用外置控制箱集中控制，柴油机及辅助设备本体上安装小模块化分布式模块，以Modbus总线方式进行数据采集及分布控制。这样对振动等恶劣环境有了很好的解决，同时也省去了许多线，提高可靠性。同时将采集到的数据及运行状态通信到各个地方用于显示及上位工控机。采用西门子S7-1200 PLC足以满足以上系统要求。S7-1200 PLC硬件紧凑，能节省许多控制箱内的安装空间；通信功能强大，S7-1200集成PROFINET接口，可以与其他S7-1200进行以太网通信，并可以添加三个（V2.0版本为四个）RS232或RS485通信模块，能与很多设备同时进行通信；集成工艺丰富，扩展灵活，并具备船级社认证，所以最终选定S7-1200 PLC作为控制系统的核心器件。

产品硬件配置

S7-1200CPU采用1214C DC/DC/Rly；三个RS485通信模块；两个SM1223 DI 16×24VDC,DQ 16×继电器；两个SM1222 DQ 8×继电器；一个SM1234 AI 4×13位,AQ 2×14位；一个SM1231 AI 4×13位。分布式模块采用研华ADAM-4000系列ADAM-4015;ADAM-4117;ADAM-4118等或泓格M-7000系列M-7015;M-7017;M-7018等，部分数字量和模拟量直接进S7-1200扩展模块进行控制。显示触摸屏由于需要带两个RS485接口或以太网及通用性协议，选用威纶或步科产品。走Modbus RTU或Modbus TCP协议。部分不需要复杂通信接口时选用西门子精简系列触摸屏，走Profinet协议。

软件开发

表格1：两个S7-1200 PLC I/O配置

Fig1：Two S7-1200 PLC I/O Config

注：由于端口点数较多不详细列出，详见源程序。

应用体会

SIMATIC S7-1200 控制器具有极高的性价比，满足了船用柴油机控制系统的要求，特别是其丰富的通信接口，是其他PLC所不具备的。扩展模块也相当丰富灵活。比起S7-200强大了很多，同时填补了S7-200 DC/DC/Rly这种型号的空缺。编程软件TIA PORTAL也非常的强大，编程灵活方便。就是软件存在一定的不足与不稳定，相信在下一个版本中能得到解决。