摘 要

传统的船舶绞车控制系统通常是一个继电接触器形式的控制系统。然而，将可编程逻辑控制器（PLC）引入船舶绞车控制系统将使控制系统更安全，更快，更高效。这可以弥补继电器接触器型控制系统的各种缺陷。

根据船舶绞车控制系统的技术要求和功能要求，分析了传统的船舶绞车控制系统。总结传统船用绞车控制系统的不足，对现有船舶绞车控制系统进行了研究和改进。进而将变频器以及可编程逻辑控制器（PLC）引入至系统当中去。

本文为船舶绞车控制系统设计了一种解决方案，该系统使用变速控制方法。通过这种方式，可以实现无级调速，从而使大功率电机从低频缓慢上升，从而减少对电网的干扰。且是多元化控制，可以适应多种场合，环保而节能。

基于该控制系统的硬件设计，本文考虑了系统现有的逻辑功能，为系统进行相应的软件设计。也就是说，使用编程工具来完成系统仿真，然后使用监视器驱动程序来设置变频器的相关参数。

关键词：锚绞机；船舶绞缆机；可编程逻辑控制器；变频调速

Abstract

The traditional ship winch control system is usually a control system in the form of a relay contactor. However, the introduction of programmable logic controllers (PLCs) into the ship winch control system will make the control system safer, faster, and more efficient. This can compensate for various defects in the relay contactor type control system.

According to the technical requirements and functional requirements of the ship winch control system, the traditional ship winch control system was analyzed. Summarizes the shortcomings of the traditional ship winch control system, and studies and improves the existing ship winch control system. In turn, inverters and programmable logic controllers (PLCs) are introduced into the system.

This paper designs a solution for the ship winch control system, which uses a variable speed control method. In this way, stepless speed regulation can be achieved, so that high-power motors slowly rise from low frequencies, thereby reducing interference with the power grid. Is a diversified control, can adapt to a variety of occasions, environmental protection and energy saving.

Based on the hardware design of the control system, this paper considers the existing logic functions of the system and makes corresponding software design for the system. That is, use the programming tool SIMATIC Manager to complete the system simulation and then use the monitor driver to set the relevant parameters of the frequency converter.

Key Words：variable-frequence govern; ship winch; anchor winch; PLC control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 国内外研究状况 1

1.2.1 绞缆机控制系统的研究状况 1

1.2.2 绞车的发展及应用 2

1.2.3 PLC的发展及研究现状 3

1.2.4 发展趋势 4

1.3研究的目标和基本内容 4

第2章 船舶绞缆机控制系统的功能原理 6

2.1 船舶绞缆机控制系统功能介绍 6

2.1.1 船舶绞缆机的分类 6

2.1.2 船舶绞缆机系统原理及其功能 6

2.1.3 船舶绞缆机的结构及其工作原理 7

2.2 船舶绞缆机控制系统的结构 8

第3章 船舶绞缆机控制系统的组成 10

3.1 系统结构 10

3.2 PLC控制单元 10

3.3 检测与报警单元 11

3.4 状态显示单元 12

3.5 控制操作单元 12

第4章 船舶绞缆机控制系统设计 13

4.1 由变频电机驱动的船舶绞缆机控制系统 13

4.1.1 变频调速原理 13

4.1.2 船舶绞缆机调速系统设计 14

4.1.3 船舶绞缆机电气控制电路 15

4.1.4 控制系统软件设计 21

4.2 本章小结 23

参考文献 24

总结 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 选题背景和意义

伴着近些年来船舶自动化的发展情况的愈加良好，其发展的方向已经是朝着高速化、规模一体化以及高科技化了。如此通过信号处理技术来进行管理、控制和数据通讯处理，可以在完成系统监控的功能以外，还能按照不同需求来不断升级。这使得系统的操作更加简单明了，船舶控制和监测系统的数据传输技术不断更新，从而降低了船舶控制和监测系统的成本，显著简化船舶的日常维护工作，并且提高船舶管理的水平。随着自动化、智能化技术的不断应用和发展，我国对于船舶自动化的研究也随之越来越深入^[7]。

船舶绞缆机是船舶停靠和驶离码头等日常工作中的关键设备之一。码头运营所发挥的作用更为明显：船舶绞缆机就如同船舶的双臂,将船舶拉入、拉出船坞。通常，船尾部的绞缆机会单独设置，船首的绞缆机则是由锚机兼，而其他部位的绞缆机则由就近的起货机来代替，在有一些大型船舶的中部会专门设立系缆绞车。在船舶进入船坞的过程中，船舶绞缆机是需要持续工作的，一旦出现故障造成绞缆机停车，则很有可能造成船舶碰撞和人员伤亡等严重后果。由于对控制箱的频繁操作，其中的各种触点、继电器和接触器都在频繁地吸合和断开，因而线圈触点烧毁的情况时有发生。有时仅一个触点出现故障都会可能将电机烧毁，并且电动机频繁的起停和换档，也会造成其较高的温升，则会更加容易出现故障。

目前船舶上应用非常广泛的是交流三速绞缆机。“继电器逻辑控制回路”现如今被船舶绞缆机控制系统所广泛应用，进而以实现逻辑控制。此类系统的线路连接颇为冗杂，能耗较高，加之其可靠性亦不高及空间面积的占用也较大。而且此类系统一旦构成，则会难以进行改进或升级。为了解决继电器逻辑控制回路造成的缺点和不足，可编程逻辑控制器（PLC）可以用作下位机，将其引入到船舶绞缆机的控制系统当中，进而用PLC控制回路代替之前的继电器辑逻控制回路，将外围控制器件简化，从而能使控制器件的故障率降低，在一定程度上大大提高系统运行的稳定性和可靠性，同时，上下单元之间的通信可以很容易地实现。