摘 要

近年来，舰船蒸汽动力装置日趋大型复杂，因此，如何确保其快速、高效、安全的为船舶提供动力成为一个新难题。随着计算机控制和信息技术的日新月异，为解决这一难题提供了现实基础。本研究设计根据现有技术条件，设计出了一套新型的舰船主锅炉控制系统。

本设计在分析舰船主锅炉控制系统功能需求的基础上，提出了舰船主锅炉DCS控制系统的总体结构、DCS硬件和软件的设计等相关技术的解决方法。拟选取AC800M作为主控制器、S800系列I/O模块作为输入输出模块、Profibus-DP现场总线通讯技术完成对舰船主锅炉控制系统的设计。本设计中所有现场传感器的采集和执行器驱动信号均由远程I/O实现，本地I/O采用Profibus-DP总线通讯，远程站点与CPU之间采用光纤传输数据。在此DCS控制系统设计中，本文提供了给水控制系统、燃油子系统和供风子系统三个子系统实际控制方案，并完成了系统的整体结构设计。在此基础上，本文基于Control Builder M平台完成系统软件的设计，实现各子系统的逻辑控制，达到可在集控室或本地实现对主锅炉水位、燃油供给和送风量等控制目的。

关键词：分布式控制系统；ABB AC800M； 舰船主锅炉；自动控制

Abstract

In recent years, The ship's main boiler system is becoming larger and more complicated. Therefore, how to ensure that it is fast, efficient, and safe to provide power for ships is a new challenge With the rapid development of computer control and information technology, it provides a realistic basis for solving this problem. This research design has designed a new type of main boiler control system based on the existing technical conditions.

 Based on the analysis of the functional requirements of the ship's main boiler control system, this design proposes the solutions for the overall structure of the ship's main boiler DCS control system, the design of DCS hardware and software, and other related technologies. It is proposed to select AC800M as the main controller, S800 series I/O modules as input and output modules, and Profibus-DP fieldbus communication technology to complete the design of the main boiler control system of the ship. All field sensor acquisition and actuator drive signals in this design are realized by remote I/O. Local I/O adopts Profibus-DP bus communication, and the remote station and CPU use optical fiber to transmit data. In this design of DCS control system, this paper provides the actual control scheme for the three subsystems of the feedwater control system, the fuel subsystem and the air supply subsystem, and completes the overall structural design of the system. On this basis, this paper completes the design of system software based on Control Builder M platform,realizes the logic control of each system, and achieves the purpose of controlling the main boiler water level, fuel supply, and air volume in the centralized control room or locally

key words:DCS;ABBAC 800M;Ship's main boiler; automatic control

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究意义及目的 1

1.2国内外研究现状 1

1.3论文结构 2

第2章 控制需求分析及平台选择 3

2.1舰用锅炉控制系统工作原理及组成 3

2.1.1舰用主锅炉工作原理 3

2.1.2舰用主锅炉控制系统组成及原理分析 3

2.2控制系统特点及控制需求分析 4

2.2.1舰船主锅炉控制系统特点 4

2.2.2舰船主锅炉控制系统需求分析 4

2.3控制平台选择 5

2.3.1三大控制平台简介 5

2.3.2DCS、PLC和FCS的特性综合比较 8

2.3.3主控平台的选择 9

2.4本章小结 9

第3章 舰用主锅炉DCS控制系统设计 11

3.1DCS主控设备ABB AC800M的选型设计 11

3.1.1ABB AC800M控制器硬件介绍 11

3.1.2AC800M控制器硬件CPU选型 11

3.1.3AC800M的通信模件选型 12

3.1.4AC800M电源模件选型 12

3.1.5AC800M控制器硬件I/O模件选型 12

3.1.6其他模块选型 13

3.1.7I/O地址分配 14

3.2舰船主锅炉DCS控制系统总体结构设计 16

3.2.1 DCS控制系统结构设计 16

3.2.2控制系统方案设计 17

3.4本章小结 20

第4章 基于Control Builder M平台的软件设计 21

4.1 Control Builder M 简介 21

4.1.1项目编译窗口 21

4.1.2库（Library） 21

4.1.3 应用（Application） 22

4.1.4编程语言 22

4.2 系统程序设计步骤 22

4.3主锅炉控制系统逻辑程序图 23

4.3.1给水控制逻辑程序图 23

4.3.2燃油控制逻辑程序图 24

4.3.3供风控制逻辑程序图 25

4.4本章小结 27

第5章 结论与展望 28

5.1总结 28

5.2不足与展望 28

参考文献 29

致谢 31

附录一 32

附录二 35

第1章 绪论

1.1课题研究意义及目的

舰船主锅炉是蒸汽动力装置中的最为重要的装置之一。在主锅炉工作过程中通过加热冷凝水，使其生成过热蒸汽继而推动主汽轮机工作，依靠将热能转换为动能的方式来为舰船行驶提供动力。整个蒸汽动力装置的控制效果主要取决于主锅炉控制系统是否稳定运行以及机炉之间是否能够良好的协调控制。为了保障动力装置工作时的安全性与可靠性，这就对其控制系统提出了较高的要求。除此之外，由于舰船主锅炉控制系统繁杂、结构体系庞大、附属设备众多，这对舰船主锅炉的稳定控制增添了障碍。因此,舰船主锅炉控制系统的设计工作是实现船舶稳定控制中的重要环节，也是舰船稳定航行的必要保证。

本次毕业设计内容是完成一套基于DCS平台的主锅炉控制系统设计，实现主锅炉的安全稳定运行，以保证在不同航行工况下舰船的安全性、可靠性和快速性[1]。同时,在战斗力与机动性方面也得到很大程度上的提升。

1.2国内外研究现状

七十年代后，电子技术等相关技术理论的迅猛发展，为自动化控制设备更新提供了条件，控制系统开始逐步采用全电式控制系统。七十年代出现了DDZ-Ⅱ型工业自动化仪表，继而又出现了DDZ-Ⅲ型工业自动化仪表，即以集成电路构成的电动调节仪表。这两种类型工业自动化仪表占据了船舶控制系统设备中的主要地位。