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【摘 要】船舶大仓进水系统是监控散货船大仓的一个重要系统，货舱进水报警系统型式散货船上安装货舱进水探测报警装置的目的是为了及时了解船舶货舱意外进水的情况，以便及时采取相应的措施，保障生命财产的安全。本系统运用PLC控制，它的特点是控制方便、灵活、可靠性高，以及在环境比较恶劣的情况下不会受到外部的干扰，减少故障的发生率。此系统包含进水探测报警装置的测量、控制、报警和显示。
【关键词】PLC；安全隔离柵；液位探头
1.绪论
可编程控制器在船舶大仓进水中的研究背景。
随着社会经济的不断发展及人们生活水平的提高，船舶运输航业的繁忙，以及之前很多散货船因大仓进水而导致沉船事故频频发生，对人员及财产安全有着极大的危及，因此，在船舶运输航业中，对货物的监控也相应的越来越高，船舶安全规范也更是要求所有散货船都必须有一套监控大仓进水装置。
2.可编程控制器的简介
2.1可编程控制器的定义和特点
可编程控制器简称PC，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC。
2.2可编程控制器的基本结构
从结构上分，PLC分为固定式和组合式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。组合式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2.3可编程控制器的工作原理
PLC是一种专用的工业控制计算机，因此其工作原理是建立在计算机控制系统工作原理基础上的。但它为了可靠的应用在工业环境下，便于现场人员的使用及维护，有着大量的接口器件，特定的监控软件和专用的编程器件。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，就是输入采样、执行用户程序和输出刷新三个阶段，完成这三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
3.可编程控制器在船舶大仓进水中实现
3.1系统的安装位置及报警要求
下面以研究一条散货船5个货舱，1个艏尖舱，1个水手长仓库为例。
（1）1#-5#货舱有两个液位高报警探头，分别安装在距离舱底0.5m位置（液位高报警），和安装在距离舱底1m位置（液位高高报警）。
（2）艏尖舱只有1个液位报警探头，安装在距离舱底0.5m位置，因为艏尖舱不是装货物的，所以正常情况下是压载水来平衡船舶航行的。
（3）水手长仓库只有1个液位报警探头，一般安装在距离底板5cm的位置。
（4）油漆间只有1个液位报警探头，一般安装在距离底板5cm的位置。
（5）当水位到达液位探头位置，系统报警，均需在控制面板上有显示且需要闪烁。
3.2可编程控制器的选型
根据控制要求，选择OMRONCPM1A-60CDR-A-V1 PLC，CPM1A-40EDR 扩展单元，输入32个点，输出38个点，继电器CPM1A-60CDR。
4.系统控制程序的设计
4.1系统设计的要求。
所有探头报警均需有指示灯给予指示，而且在报警过来时指示灯需要闪烁，且在液位高报警时还需给个信号到总的指示报警去，防止指示灯工作不正常或不工作，高高位报警，故障报警同样，且在任何一个报警来时，蜂鸣器需要工作，方便提醒值班人员，本系统按规范需有两路供电，以及有电源指示及失电故障报警，以及在报警过来时可以给予消除闪烁和消声。所有液位探头都是通过开关量电阻信号送至模块，当探头正常时，阻值为2K，当大舱液位到达探头位置，探头报警时阻值为10K，当模块检测到10K信号时，模块触点动作，把信号送至PLC，PLC指示液位高报警，当探头断线或短路，模块检测不出阻值，则另一触点动作，把信号送至PLC，PLC指示故障报警（在此不作介绍）。
4.2 1#货舱液位高高报警如图4-6所示，当大舱液位到达1米高度时，高高位液位探头激活，0.02动作，激活内部继电器202.02，202.02继电器触点动作，通过25502闪烁功能激活10.02，输出信号到高高位报警指示灯，并且闪烁，同时通过10.02继电器触点激活13.04，输出信号到总高高位报警指示灯，在202.02继电器触点动作同时，通过200.02常闭触点激活14.03，输出信号至蜂鸣器，蜂鸣器工作。当按下消声按钮，2.07动作，激活10.13继电器，10.13继电器动作，由于报警202.02触点由原来常开变成常闭，激活200.02动作，200.02常闭触点变成常开，14.03失电停止输出，蜂鸣器则停止工作。当按下消除闪烁按钮，2.06动作，激活14.15继电器，14.15继电器动作，由于报警202.02由原来常开变成常闭，激活205.02动作，205.02由原来常开点变成常闭点，屏蔽25502闪烁功能，使原来10.02闪烁停止，高高信号报警指示灯则变成常亮，总高高位报警指示灯则也变成常亮。如果液位恢复正常，报警则自动消失，系统恢复正常。当按下试灯/蜂鸣器按钮， 2.08动作，则激活10.02，信号输出，高位报警指示灯工作，同时通过10.02触点动作，激活13.04，总高高位报警指示灯工作，在2.08动作时，也同时激活了14.03，蜂鸣器工作。再松开试灯/蜂鸣器按钮则恢复正常。
图4-6 1#货舱液位高高报警路程图
4.3 1#货舱液位高高故障报警如图4-7所示，当大舱液位高高探头发生故障时，0.03动作，激活内部继电器202.03，202.03动作，通过25502闪烁功能激活10.03，输出信号到高高位故障报警指示灯，高高位故障报警灯闪烁工作，同时10.03触点动作，激活13.03，输出信号到总故障报警指示灯且闪烁。在202.03触点动作的同时，通过200.03常闭触点激活14.03，输出信号到蜂鸣器，蜂鸣器工作。当按下消声按钮，2.07动作，激活10.13，10.13继电器动作，由于报警202.03由原来常开变成常闭，激活200.03，200.03触点由原来的常闭变成断开，14.03停止工作，则信号输出断开，蜂鸣器则停止工作。当按下消除闪烁按钮，2.06动作，激活内部继电器14.15，14.15继电器动作，由于报警202.03由原来常开变成常闭，激活205.03且自锁，205.03继电器动作，原来常开触点变成常闭，屏蔽25502闪烁功能，10.03则停止闪烁，高高位故障报警灯则指示常亮，总高位报警指示灯也变成常亮。如果故障报警消失，则系统恢复正常。当按下试灯/蜂鸣器按钮，2.08动作，则激活10.03，信号输出，故障报警指示灯工作，同时通过10.03触点动作，激活13.03，总高高位报警指示灯工作，在2.08动作时，也同时激活了14.03，蜂鸣器工作。（下转第229页）（上接第193页）再松开试灯/蜂鸣器按钮则恢复正常。
图4-7 1#货舱液位高高故障报警流程图
5.结论
本论文取得的最大的成果是在船舶系统中得到了真正的应用，但不足之处是，由于本次研究最重要的是能够体现出通过PLC来监控，而在监控之后出现的报警怎样去解决，以及给出信号去其它系统没有体现出来。以及这次主要针对PLC，对外部设备并没有具体的描述。 [科]
【参考文献】
[1]欧哲君，张洪流.230000DWT矿砂船大舱进水探测系统设计 广船科技，2009，（03）.
[2]扬唯实.用PLC实现水位监控.自动化仪表，2001（3）.
[3]OMRON可编程序控制器操作手册.
【关键词】PLC；安全隔离柵；液位探头
1.绪论
可编程控制器在船舶大仓进水中的研究背景。
随着社会经济的不断发展及人们生活水平的提高，船舶运输航业的繁忙，以及之前很多散货船因大仓进水而导致沉船事故频频发生，对人员及财产安全有着极大的危及，因此，在船舶运输航业中，对货物的监控也相应的越来越高，船舶安全规范也更是要求所有散货船都必须有一套监控大仓进水装置。
2.可编程控制器的简介
2.1可编程控制器的定义和特点
可编程控制器简称PC，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC。
2.2可编程控制器的基本结构
从结构上分，PLC分为固定式和组合式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。组合式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2.3可编程控制器的工作原理
PLC是一种专用的工业控制计算机，因此其工作原理是建立在计算机控制系统工作原理基础上的。但它为了可靠的应用在工业环境下，便于现场人员的使用及维护，有着大量的接口器件，特定的监控软件和专用的编程器件。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，就是输入采样、执行用户程序和输出刷新三个阶段，完成这三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
3.可编程控制器在船舶大仓进水中实现
3.1系统的安装位置及报警要求
下面以研究一条散货船5个货舱，1个艏尖舱，1个水手长仓库为例。
（1）1#-5#货舱有两个液位高报警探头，分别安装在距离舱底0.5m位置（液位高报警），和安装在距离舱底1m位置（液位高高报警）。
（2）艏尖舱只有1个液位报警探头，安装在距离舱底0.5m位置，因为艏尖舱不是装货物的，所以正常情况下是压载水来平衡船舶航行的。
（3）水手长仓库只有1个液位报警探头，一般安装在距离底板5cm的位置。
（4）油漆间只有1个液位报警探头，一般安装在距离底板5cm的位置。
（5）当水位到达液位探头位置，系统报警，均需在控制面板上有显示且需要闪烁。
3.2可编程控制器的选型
根据控制要求，选择OMRONCPM1A-60CDR-A-V1 PLC，CPM1A-40EDR 扩展单元，输入32个点，输出38个点，继电器CPM1A-60CDR。
4.系统控制程序的设计
4.1系统设计的要求。
所有探头报警均需有指示灯给予指示，而且在报警过来时指示灯需要闪烁，且在液位高报警时还需给个信号到总的指示报警去，防止指示灯工作不正常或不工作，高高位报警，故障报警同样，且在任何一个报警来时，蜂鸣器需要工作，方便提醒值班人员，本系统按规范需有两路供电，以及有电源指示及失电故障报警，以及在报警过来时可以给予消除闪烁和消声。所有液位探头都是通过开关量电阻信号送至模块，当探头正常时，阻值为2K，当大舱液位到达探头位置，探头报警时阻值为10K，当模块检测到10K信号时，模块触点动作，把信号送至PLC，PLC指示液位高报警，当探头断线或短路，模块检测不出阻值，则另一触点动作，把信号送至PLC，PLC指示故障报警（在此不作介绍）。
4.2 1#货舱液位高高报警如图4-6所示，当大舱液位到达1米高度时，高高位液位探头激活，0.02动作，激活内部继电器202.02，202.02继电器触点动作，通过25502闪烁功能激活10.02，输出信号到高高位报警指示灯，并且闪烁，同时通过10.02继电器触点激活13.04，输出信号到总高高位报警指示灯，在202.02继电器触点动作同时，通过200.02常闭触点激活14.03，输出信号至蜂鸣器，蜂鸣器工作。当按下消声按钮，2.07动作，激活10.13继电器，10.13继电器动作，由于报警202.02触点由原来常开变成常闭，激活200.02动作，200.02常闭触点变成常开，14.03失电停止输出，蜂鸣器则停止工作。当按下消除闪烁按钮，2.06动作，激活14.15继电器，14.15继电器动作，由于报警202.02由原来常开变成常闭，激活205.02动作，205.02由原来常开点变成常闭点，屏蔽25502闪烁功能，使原来10.02闪烁停止，高高信号报警指示灯则变成常亮，总高高位报警指示灯则也变成常亮。如果液位恢复正常，报警则自动消失，系统恢复正常。当按下试灯/蜂鸣器按钮， 2.08动作，则激活10.02，信号输出，高位报警指示灯工作，同时通过10.02触点动作，激活13.04，总高高位报警指示灯工作，在2.08动作时，也同时激活了14.03，蜂鸣器工作。再松开试灯/蜂鸣器按钮则恢复正常。
图4-6 1#货舱液位高高报警路程图
4.3 1#货舱液位高高故障报警如图4-7所示，当大舱液位高高探头发生故障时，0.03动作，激活内部继电器202.03，202.03动作，通过25502闪烁功能激活10.03，输出信号到高高位故障报警指示灯，高高位故障报警灯闪烁工作，同时10.03触点动作，激活13.03，输出信号到总故障报警指示灯且闪烁。在202.03触点动作的同时，通过200.03常闭触点激活14.03，输出信号到蜂鸣器，蜂鸣器工作。当按下消声按钮，2.07动作，激活10.13，10.13继电器动作，由于报警202.03由原来常开变成常闭，激活200.03，200.03触点由原来的常闭变成断开，14.03停止工作，则信号输出断开，蜂鸣器则停止工作。当按下消除闪烁按钮，2.06动作，激活内部继电器14.15，14.15继电器动作，由于报警202.03由原来常开变成常闭，激活205.03且自锁，205.03继电器动作，原来常开触点变成常闭，屏蔽25502闪烁功能，10.03则停止闪烁，高高位故障报警灯则指示常亮，总高位报警指示灯也变成常亮。如果故障报警消失，则系统恢复正常。当按下试灯/蜂鸣器按钮，2.08动作，则激活10.03，信号输出，故障报警指示灯工作，同时通过10.03触点动作，激活13.03，总高高位报警指示灯工作，在2.08动作时，也同时激活了14.03，蜂鸣器工作。（下转第229页）（上接第193页）再松开试灯/蜂鸣器按钮则恢复正常。
图4-7 1#货舱液位高高故障报警流程图
5.结论
本论文取得的最大的成果是在船舶系统中得到了真正的应用，但不足之处是，由于本次研究最重要的是能够体现出通过PLC来监控，而在监控之后出现的报警怎样去解决，以及给出信号去其它系统没有体现出来。以及这次主要针对PLC，对外部设备并没有具体的描述。 [科]
【参考文献】
[1]欧哲君，张洪流.230000DWT矿砂船大舱进水探测系统设计 广船科技，2009，（03）.
[2]扬唯实.用PLC实现水位监控.自动化仪表，2001（3）.
[3]OMRON可编程序控制器操作手册.