青 岛 大 学
毕业论文 (设计)开题报告
题 目：基于PLC的机舱监视与报警系统 院 系： 自动化工程学院 专 业： 自动化 班 级： 姓 名： 指导教师：
2013年3月17日
一、研究背景和意义（包括本课题的现状和发展趋向）
在船舶的动力装置上对应配备一些自动化元件来替代管理人员的部分劳动，使得船舶运行在不同程度上自动进行，这种用自动化设备管理船舶动力装置运行过程的办法，称为轮机自动化。回顾它的整个发展过程，大致分为以下几个阶段。1960年之前，个别自动化装置的应用。1960年~1965年之间，发展集中监控与主机遥控。1965年~1969年，发展无人值班机舱。1969年~1980年，发展轮机计算机监控技术。70年代中期，随着微机的发展，各种计算机控制系统开始应用到船上，70年代末开始出现采用多台微型计算机组成的集中-分散式控制系统。1980年之后，发展轮机高级监控技术，总之，技术的发展是永无止境的，更高程度的智能需要我们去追求探索开发。本轮船监测报警系统属于轮机自动化的一个方面，它可以实现节省大量人力，改善船员劳动条件；提高动力设备运转质量，以及运行的技术经济指标等目标。
为了保障船舶的正常运行，必须对船舶机舱内各运行设备的工作状态进行实时监测，以确保机舱设备的正常运行。机舱监测系统初期采用CMOS逻辑电路实现的常规型系统，而在微机技术不断发展的今天，微机几张监测系统得到了广泛应用。随着可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）控制技术的不断发展，尤其是数据处理能力的日趋完善，将其应用到船舶机舱综合监测报警系统中，能满足船舶规范的要求，实现系统要求的各项功能。基于PLC的机舱实时监测报警系统具有系统组成简单、组态灵活、价格低廉、开发周期短等优越性，尤其是利用PLC可灵活进行输入量借口扩展的特点，针对不同类型或规模的机舱实时监测报警系统可实现系统的冗余度最低。
传统工业生产过程中存在着许多开关量顺序控制，另外还有很多离散量数据采集。这些功能主要是通过继电接触器控制系统来实现。随着生产力的发展，产业更新周期越来越短，这样继电器控制装置就需要不断的重新设计安装，十分费时，费力，阻碍了更新周期的缩短。为改变现状，美国数字设备公司设计出第一台PLC，在通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。PLC逐渐扩展到了以下的领域:中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活相关联的机器、与环境相关联的机器。PLC的应用从离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。
船舶机舱综合检测报警系统必须具有对主机、辅机、及其他动力装置的各种运行参数，包括温度、压力、液位、流量、转速等进行数据采集、实时监测、报警等综合性功能。这些被监测量不仅数量庞大，而且要求又不尽相同。基于PLC的机舱监测报警系统可较好地处理这些运行参数。
二、国内外研究现状、发展动态
随着世界经济的飞速发展，全球一体化的日趋成熟，海航拥有着越来越重要的地位和作用，随着全世界船舶吨位的急剧增加，船舶作为水上交通工具，其特定环境决定了
传播的安全、节能、环保是船舶工业技术的追求目标，尤其是对于安全，船舶机舱监控技术起到重要的保证作用。随着人工智能，控制原理和数据处理等技术的飞速发展，计算机技术越来越广泛的运用与传播领域。船舶机舱监控系统作为机舱自动化中的一项基本内容，其主要功能是对机舱中各种设备的工作状态和运行参数进行实施监控，并给以管理者和工作人员提示与警报，给你他们足够的时间来处理异常的状况，以保证船舶安全运行，以保障生命与财产的安全。
船舶机舱自动化系统是集机舱动力系统及辅助系统自动控制、监测、报警等于一体的监控系统，主要包括主动力系统，电力系统等多个子系统的监测和控制，例如主机遥控、机舱检测警报、电站管理、泵控制等。
机舱检测报警系统是船舶自动监控系统的一个重要组成部分，是实现“无人机舱”的关键。该系统的主要功能是为实现对对主机,锅油,燃油,滑油等主要系统的工作状态和参数的监控，并进行指示、记录、打印等处理。当系统监测到设备工作异常时，系统立即发生警报，提醒工作人员及时处理问题，并对相关设备进行操控，确保安全运行。
从20世纪50年代一些航运发达国家为了降低运输的成本而提出“船舶自动化”的概念开始，船舶自动化系统不断发展，机舱检测报警系统也在经历了一开始的常规仪表，气，电动与小规模集成电子模块，微型计算机为基础的集散性监控的三个阶段。现在这个阶段的主流是现场总线型机舱监控报警系统，以PLC为代表的智能化模块将集散控制系统（DCS）和现场总线型分布式系统（FCS）有机结合。目前应用的监控系统的大量功能是用软件实现的。
如今，国内外产品也随着技术发展，逐渐为满足应用的需要而开发研究。在国内，主要是以研究所、企业、高校三类机构或者联合研究开发机舱检测报警系统。比如天津斯莱顿电子有限公司联合中国科学院电子研究所和合天津大学电子系开发出了SLT-06A集中警报检测系统；上海三进科技发展有限公司基于CAN总线的CJBW3100系列船用警报系统；华东船舶工业学院和比太系统工程有限公司采用无线以太网技术合作开发的传播自动化监控系统；上海船舶运输科学研究所研制的基于LonWorks现场总线的STI-VC2100MA舰船监控警报系统等等。
国外，瑞士ABB集团，德国西门子公司，挪威的康士伯公司，日本的JRC公司，施耐德电器等厂商都有成熟技术的船用警报系统产品。特别是挪威的KONGSBERG公司的自动化船用设备是这个领域的世界先进技术。该公司推出的基于CAN总线技术的DATACHIEF?C20综合控制系统和监测警报应用广泛，几年前又开发出了K-CHIEF500系统，使软硬件操作更加人性化，并占大量市场。
康士伯在最近推出了K-CHIEF700在性能上做了进一步改善，包括安全性、可靠性，功能上趋向综合监控，而且从工程实践的角度对产品的模块重新设计，各信号模块可以比较灵活的安装在设备附近，比如配电板内、阀门控制舱室内等，节省了大量接线工作，更是缩短调试和船舶建造周期。
完成人机界面、实时监控电加热炉的温度。
三、研究内容
一艘轮船的正常航行离不开对船身各项数据指标的实时监测，若选择人工进行，则需耗费大量人力物力，并且效率低下。PLC具有使用方便，适应面广，可靠性高，编程简单等优点。若引进PLC控制系统，将现场数据实时传送到控制台并根据所设定报警界限选择报警，同时值班船员根据报警类别选择处理方法。这样一来，则可大大人力，提高监测准确度，为轮船的安全航行提供有力保障。本系统是利用西门子s7-200PLC将现场传感器搜集到的信息进行处理比较，然后把报警信号传送到控制室，船员休息室以及一些公共场合，然后船员做出相应应答。
四、论文的进度安排
3月20日-30日：了解课题的意义，搜集各种相关资料
4月1日-13日： 撰写毕业设计任务书
4月14日-5月20日：学习PLC和Wincc软件编程技术，实现船舶机舱监测系统设计 。
5月21日-6月5日：对课题总体进行综合与完善，撰写毕业设计论文
6月6日-10日：答辩
五、主要参考文献
1．何文雪 ，ＰＬＣ编程与应用，机械工业出版社，2009； 2．方金和 ，轮机自动化，大连海事大学出版社，1998；
3．廖常初，编程及应用，3版，北京：机械工业出版社，2008.1； 4．朱晓青，过程检测控制技术与仪表，冶金工业出版社；
5. 郁有文 等编著，传感器原理及工程应用，西安电子科技大学出版社；2008.7
6．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，深入浅出--西门子WinCC V6，2版，北京航空航天大学出版社，2005.9；
7．廖常初等．西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术．北京：机械工业出版社，2007． 8．陶永华，新型PID控制及其应用，机械工业出版社； 9．Simens AG.S7-200 可编程控制系统手册，2009；
10．秦文虎，程序温控仪中PID参数自整定算法，自动化仪表，第21卷第1 期；
11. 谢铮辉 马有良 邓 琥 何俊，基于PID的电阻炉炉温控制系统 12. 贾芳云，王大为，屈 毅蔬菜大棚模糊PID温度控制系统的设计； 13. 囊沿海，数字PID控制原理及其应用； 14. 任浩，基于S7—200的PID温度控制系统。