摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 目的意义及背景 1

1.2 国内外研究水平及发展动态 1

1.2.1 船舶燃油粘度系统 1

1.2.2 PLC控制系统的发展概述 2

1.2.3 PLC控制技术在船舶方面的应用 3

1.3 课题研究内容 3

1.4 本章小结 4

第2章 燃油粘度控制系统 5

2.1 燃油粘度控制系统的结构与功能 5

2.2 燃油粘度控制系统工作原理 5

2.3 组成系统的主要设备 7

2.3.1 测粘计的介绍及类型 7

2.3.2 加热器的介绍和工作原理 9

2.3.3 蒸汽调节阀简述 10

2.4 本章小结 10

第3章PLC自动控制技术 11

3.1 PLC的发展史 11

3.2 PLC的基本组成 11

3.3 PLC的工作原理 13

3.3.1 PLC的工作原理 13

3.3.2 PLC的工作方式 13

3.3.3 PLC的工作过程 13

3.3.4 PLC的特点 15

3.4 本章小结 16

第4章选型和硬件软件设计 17

4.1 分析被控对象，提出控制要求 17

4.2 PLC选型及I/O点分配 17

4.2.1 数字量输入输出部分介绍 17

4.2.2 模拟量输入部分 18

4.2.3 模拟量输出部分 19

4.3 软件系统设计 20

4.3.1 流程图绘制 21

4.3.2 梯形图 22

4.4 本章小结 24

第5章系统调试 25

5.1 系统硬件调试 25

5.2 系统软件调试 25

第6章结论与展望 26

6.1 结论 26

6.2 展望 26

致谢 27

参考文献 28

摘 要

现代社会发展如此之迅速，消耗了大量的石油能源，如今航运业已经不再单纯使用轻质柴油了，重质劣质燃油已经登上几乎所有航运业船舶，但是由于重油粘度问题是能够使用的关键，本文就是旨在合理地控制燃油的粘度，保证柴油机能够正常运转，同时也响应了如今节能减排的号召。

本文首先国内外燃油粘度控制系统的发展状况进行了介绍，之后对粘度传感器、蒸汽调节阀等系统主要设备进行了研究，明确其在系统中的作用，为之后系统的设计打下基础。然后对传统船舶燃油粘度控制系统的工作原理进行了分析，介绍了PLC设计的几大步骤，包括确定输入/输出设备、PLC选型和程序设计等部分。设计出了由PLC控制的燃油粘度控制系统，系统由主蒸汽加热器和燃油泵构成，能够实现对重油粘度、温度及流量的控制。工作原理是温度定值控制和流量定值控制。

关键词：燃油粘度，燃油温度，PLC

Abstract

Modern society is developing so rapidly, consuming a lot of oil and energy, and now the shipping industry is no longer simply use light diesel, heavy quality fuel has been boarded almost all shipping ships, but because of heavy oil viscosity problem is able to use the key , This article is designed to reasonably control the viscosity of fuel to ensure that the normal operation of the diesel engine, but also respond to the current energy-saving emission reduction call.

This paper introduces the development of fuel viscosity control system at home and abroad, and then studies the main equipment of viscosity sensor and steam control valve, and clarifies its role in the system, laying the foundation for the design of the system afterwards. Then, the working principle of the traditional ship fuel viscosity control system is analyzed, and several steps of PLC design are introduced, including the input / output device, PLC selection and program design. The fuel viscosity control system controlled by PLC is designed. The system is composed of main steam heater and fuel pump, which can control the viscosity, temperature and flow of heavy oil. The working principle is temperature control and flow value control.

Keywords:fuel viscosity, fuel temperature, PLC

第1章 绪论

1.1 目的意义及背景

现在船舶航运业整体呈下滑趋势,故为了控制船舶运营成本,如今大部分船舶都在使用重油,但重油与轻质柴油相比,在使用上更加繁琐。PLC 是 20 世纪 60 年代发展起来的,PLC 虽然存在的时间较短,但是发展极为迅速。PLC控制系统科技含量较高,比传统控制系统更加先进人性化,当然,其也是由传统的控制系统在前辈们的努力下一步步的实现的。其具体优势主要有:编程较容易,功能性强、性价比相对较高,控制系统简易、适用各种情景、操作周期相对较短,系统易维护,系统稳定、受外界因素影响时波动较小,属于微型控制器、绿色环保。如今PLC控制在许多领域中都有很重要的作用,其在船舶燃油粘度中也起到重要作用。采用PID的闭环控制能够较好的实现船舶燃油粘度的控制,前人也已经作出一些成果,但系统仍然存在缺陷,本文的目的就是发现系统的瑕疵并去完善系统。

1.2 国内外研究水平及发展动态

1.2.1 船舶燃油粘度系统

柴油机主机要想能够稳定运行,燃油粘度是一个重要问题其需要有一个合适的粘度区间。远洋航行船舶的低速柴油机要求燃油粘度大于60s(雷氏1号粘度)小于100s。当然燃油粘度过大时,柴油机运动件间相对运动阻力增大,造成元件损坏加快,同时还会产生燃油雾化效果较差及燃油使用效率低的主机不良运转。低速柴油机燃烧的重质油分子量大、粘度高,从燃油舱输送至主机困难,而当加热之后其粘度就会降低,故在将燃油输送之前,就必须对其加热,待粘度降低到合适的粘度区间之后再进行管道运输。当然加热温度也受到运输实况的一些约束,例如温度过高时粘度就会很低,当油泵吸入粘度低温度高的燃油时易发生汽化,将会降低油泵效率,造成不好的影响,所以燃油的加热温度要有一个适当的区间,对于不同品质的燃油其对应了不同的加热温度范围。

当燃油品质单一时,仅依靠燃油的粘温特性曲线就可以通过温度控制器粘度,但当燃油中含有不同品质的油品时情况就不同了。每种品质的油的加热温度区间不同,其喷射最佳的粘度值就不同,所以就需要不停转换燃油的喷射温度,造成机器频繁调整转换,使其长时间转换状态,超负荷运转,损坏机器,同时操作也更加繁琐,因此就不能简单地通过温度来控制燃油粘度了。这样就需要换一种控制方式,在这种情形下,直接控制其粘度就显得更加有优势。这种控制方式直接比较燃油粘度的偏差值,得到数据之后系统进行计算分析,用得到的结果来确定加热蒸汽阀的大小,进而直接将其粘度控制在一个适合燃油输送和喷射的粘度范围内。采用这种方式即使燃油品质不均匀,系统也能够自行调节,而不需人工调整,减少了轮机员工作量,更加人性化。主机燃油系统不仅受其内在因素影响,还会受外在因素的影响,燃油粘度没有一个规律性的变化,导致系统控制参数一直处于改变状态,使系统有不可靠因素存在。