船舶輔機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

船舶輔機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求以AlfaLaval公司廣泛應(yīng)用于實(shí)船的S系列分油機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)為范本，功能滿足本招標(biāo)文件中有關(guān)分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和功能要求。1.設(shè)計(jì)要求分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由分油機(jī)實(shí)物模擬裝置和以PLC作為控制單元的控制箱組成。分油機(jī)實(shí)物模擬裝置以典型的AlfaLaval的S系列的分油機(jī)作為模擬母型，該系列分油機(jī)的分離筒由一臺(tái)電機(jī)通過平皮帶動(dòng)力傳輸部件和立軸驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置配有一個(gè)摩擦聯(lián)軸器，以避免過載。分離筒為盤式，由水力驅(qū)動(dòng)排渣。模擬的分油機(jī)本體、外圍水管、油管、電氣接口及面板操作方式等與實(shí)物一致，對(duì)應(yīng)各參數(shù)與實(shí)際設(shè)備的工作原理相同。本分油機(jī)模擬裝置除了不能進(jìn)行真實(shí)分油外，其它功能與實(shí)物基本一致。模擬分油機(jī)的控制箱與AlfaLaval的S系列分油機(jī)的控制箱外形、面板布置保持一致，符合多數(shù)船員的操作習(xí)慣。模擬分油機(jī)的控制系統(tǒng)主要以PLC和觸摸屏作為核心控制單元（仿照EPC-60替代以單片機(jī)為核心的EPC-50控制器）；觸摸屏主操作界面的圖形、操作按鈕、指示燈的布置和功能與實(shí)際操作面板一致。如右圖所示。2.分油機(jī)系統(tǒng)組成

分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由PLC控制箱、電機(jī)啟動(dòng)箱、工作水閥組、控制氣動(dòng)執(zhí)行閥的電磁閥組、分油機(jī)和油路等組成。組成原理如下圖所示。圖7—32S型分油機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖7—32S型分油機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成控制系統(tǒng)分為燃油回路、工作水回路、氣動(dòng)回路、分油機(jī)、電機(jī)啟動(dòng)箱、PLC程序控制器和觸摸屏等幾個(gè)部分。本系統(tǒng)自帶電加熱器，并由PLC控制電加熱器來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。?燃油回路燃油回路主要包括加熱系統(tǒng)（HeatingSystem）、溫度傳感器（TT1、TT2）、壓力傳感器（PT1）、待分油控制閥V1及在分油機(jī)出口配置的凈油出口閥V4、排水出口閥V5等。?工作水回路工作水回路主要包括置換水（有的稱沖洗水）電磁閥SV10、開啟水電磁閥SV15、補(bǔ)償水或密封水電磁閥SV16等。其中開啟水電磁閥SV15和補(bǔ)償水電磁閥SV16的輸出為同一根水管，2個(gè)電磁閥控制的水量不同，起到的作用也不相同。?氣動(dòng)回路氣動(dòng)回路主要包括待分油閥的電磁閥SV1、凈油出口電磁閥SV4和排水管電磁閥SV5等。分油機(jī)和待分油循環(huán)輸送泵可由程序控制箱上的起停按鈕控制運(yùn)轉(zhuǎn)或停止。分油機(jī)全速運(yùn)行后，控制器開始控制分油過程，包括控制待分油控制閥V1、凈油出口閥V4和排水閥V5、各工作水電磁閥等，實(shí)現(xiàn)密封、分油、排渣、保護(hù)停止等控制。3.PLC控制系統(tǒng)組成1）主要的輸入信號(hào)裝置在分油機(jī)控制系統(tǒng)中，有許多輸入和輸出信號(hào)，這些信號(hào)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)視分油機(jī)的工作狀態(tài)，同時(shí)也能控制分油機(jī)的各種操作。模擬系統(tǒng)中配置的主要測量傳感器和輸入信號(hào)如下：?水分傳感器水分傳感器輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。水分傳感器是分油機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中很重要的部件，它安裝在凈油出口的管路上，實(shí)時(shí)檢測油中的含水量。水分傳感器為一模擬傳感器，傳感器的測量信號(hào)可以根據(jù)要求設(shè)定。?待分油壓力傳感器待分油壓力傳感器輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。待分油壓力傳感器PT1裝在燃油加熱器出口，待分油控制閥V1的前端，用于檢測循環(huán)輸送泵的出口壓力是否建立，是否可以進(jìn)行后續(xù)的分油操作控制，以及判斷加熱器是否有油，是否可以進(jìn)行加熱控制?？刂破骺筛鶕?jù)其測量值判斷是否有斷流（過低壓力）或管路堵塞（壓力過高）。?待分油溫度傳感器待分油溫度傳感器TT1和TT2采用兩個(gè)Pt100溫度傳感器，三線制。其中的一個(gè)溫度傳感器信號(hào)是送給燃油溫控系統(tǒng)，作為溫度偏差PI調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)；另一個(gè)信號(hào)送給PLC作為邏輯控制使用，檢測待分油溫度是否超過上下限，當(dāng)超限報(bào)警時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警和保護(hù)控制功能。?凈油出口壓力傳感器凈油出口壓力傳感器輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。凈油出口壓力傳感器PT4裝在分油機(jī)凈油出口，檢測出口背壓。出現(xiàn)超限時(shí)，需調(diào)整相關(guān)分油機(jī)狀態(tài)，甚至需要檢測分油機(jī)內(nèi)部；不同時(shí)間段出現(xiàn)的超限還需要注意油路或水路狀態(tài)。?排水壓力傳感器排水壓力傳感器輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。排水壓力傳感器PT5裝在分油機(jī)排水出口，檢測出口背壓。當(dāng)出現(xiàn)超限時(shí)，可以判斷分離盤是否到位，并用于控制和監(jiān)視排水閥V5的動(dòng)作。?分油機(jī)速度傳感器分油機(jī)速度傳感器ST采用磁脈沖檢測原理，檢測分油機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生下列情況時(shí)，分油機(jī)會(huì)按一定的模式自動(dòng)停止，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警：—轉(zhuǎn)速超過分油機(jī)最高轉(zhuǎn)速；—轉(zhuǎn)速低于分油機(jī)最低轉(zhuǎn)速；一傳感器脈沖信號(hào)異常；一分油機(jī)啟動(dòng)后，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速范圍。分油機(jī)速度傳感器根據(jù)速度(0?12000rpm)輸出對(duì)應(yīng)的脈沖頻率信號(hào)。?分油機(jī)振動(dòng)傳感器分油機(jī)振動(dòng)傳感器輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。分油機(jī)振動(dòng)傳感器VT安裝在分離筒的立軸旁徑向位置，監(jiān)測分油機(jī)立軸的原始位置和運(yùn)行狀態(tài)，從而檢測分油機(jī)異常不平衡狀況。分為兩個(gè)震動(dòng)報(bào)警級(jí)別，一級(jí)為發(fā)出報(bào)警級(jí)別，如果震動(dòng)過大，二級(jí)發(fā)生時(shí)分油機(jī)按安全停止模式自動(dòng)停止。上述各傳感器可以通過電位器模擬實(shí)現(xiàn)。?分油機(jī)蓋的聯(lián)鎖開關(guān)分油機(jī)蓋的聯(lián)鎖開關(guān)(Coverinterlockingswitch)用來檢測分油機(jī)蓋安裝是否正確，作為分油機(jī)的啟動(dòng)聯(lián)鎖信號(hào)；為開關(guān)量信號(hào)。輸出信號(hào)裝置PLC控制器的輸出信號(hào)主要有：控制對(duì)分油機(jī)操作的各種電磁閥，顯示分油機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)的指示燈等。+工作水閥組工作水電磁閥組采用24V交流驅(qū)動(dòng)，電磁閥SV16控制補(bǔ)償水/密封水，在排渣口密封期間，斷續(xù)通電；電磁閥SV15控制開啟水，打開排渣口進(jìn)行排渣，在排渣口密封期間，SV15保持?jǐn)嚯?；S型分油機(jī)的SV15、SV16同一根管，供水量不同，作用不同；電磁閥SV10控制進(jìn)分油機(jī)置換水，與待分油進(jìn)入分油機(jī)是同一個(gè)進(jìn)口，排渣前打開，防止將凈油排出。+氣動(dòng)控制閥組氣動(dòng)控制閥組采用24V交流驅(qū)動(dòng)，SV1為進(jìn)油電磁閥，控制供油閥V1緩慢打開并供油，通電V1打開；SV4為凈油電磁閥，控制出油閥V4，通電V4關(guān)閉；SV5為排水電磁閥，控制排水閥V5,通電V5打開。+溫度控制輸出本系統(tǒng)采用電加熱器對(duì)待分油進(jìn)行加熱，由PLC輸出溫度控制信號(hào)給電加熱器，實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)；當(dāng)待分油溫度在正常范圍內(nèi)，且沒有故障信號(hào)時(shí)，PLC一直輸出一個(gè)信號(hào)使電磁閥SV1通電，控制空氣進(jìn)入閥V1的動(dòng)作氣缸，使三通閥接通在待分油進(jìn)分油機(jī)狀態(tài)，切斷在分油機(jī)外面打循環(huán)的回路；當(dāng)分油機(jī)故障或停止工作，SV1斷電，切斷待分油進(jìn)分油機(jī)的通路，使待分油流回沉淀柜。+報(bào)警及繼電器控制輸出PLC提供多種用途的繼電器觸點(diǎn)輸出，包括循環(huán)泵電機(jī)、分油機(jī)電機(jī)的停止控制，遠(yuǎn)程狀態(tài)顯示和報(bào)警用的觸點(diǎn)輸出等。3）控制器的組成供電電源：220V電源輸入，24VAC，24VDC；主控制器：西門子PLC；操作面板：觸摸屏控制箱和電機(jī)啟動(dòng)箱：PLC控制箱，含各種操作按鈕，各電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制箱。設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)1）設(shè)備安裝平臺(tái)系統(tǒng)所有設(shè)備集成在一個(gè)鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，鋼板材料約厚2.5mm,下部配置高200mm的4個(gè)帶制動(dòng)的重型萬向輪，保證整個(gè)平臺(tái)可在相應(yīng)的評(píng)估室內(nèi)方便、靈活移動(dòng)。分油機(jī)模擬屏和控制箱均布置在鋼質(zhì)平臺(tái)上。2） 分油機(jī)模型分油機(jī)模型選用AlfaLaval的S系列分油機(jī)產(chǎn)品，模擬屏上分油機(jī)外形與功能與實(shí)物一致。可以進(jìn)行分油機(jī)的各種模擬操作，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的測量、待分油的溫度調(diào)節(jié)控制、分油機(jī)的時(shí)序控制以及故障模擬功能等。3） 分油機(jī)控制系統(tǒng)分油機(jī)控制系統(tǒng)分為PLC及觸摸屏控制單元和電機(jī)起動(dòng)控制箱兩部分。分油機(jī)控制系統(tǒng)的核心組成設(shè)備為：PLC和觸摸屏；電動(dòng)機(jī)起動(dòng)箱有輸油泵和分油機(jī)本機(jī)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)控制箱。模擬分油機(jī)的主要功能1）自動(dòng)分油控制過程系統(tǒng)設(shè)備滿足典型分油機(jī)的自動(dòng)控制過程。分油機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)分油控制過程主要分為兩部分：即待分油的溫度調(diào)節(jié)控制和分油機(jī)的時(shí)序控制。自動(dòng)狀態(tài)下，待分油溫度由分油機(jī)系統(tǒng)模型計(jì)算得到。?分油的溫度調(diào)節(jié)控制為了保證分油機(jī)的分離效果，必須對(duì)待分油進(jìn)行加熱。本模擬系統(tǒng)采用電位器模擬溫度傳感器TT2的溫度控制反饋信號(hào)。當(dāng)待分油溫度在正常范圍內(nèi)，且沒有發(fā)生使分油機(jī)停止工作的故障信號(hào)時(shí)，PLC根據(jù)時(shí)序控制要求，使電磁閥SV1通電，控制氣壓源（模擬）通過SV1和一個(gè)節(jié)流閥后控制三通活塞閥V1緩慢打開，使待分油不沖擊進(jìn)油。當(dāng)分油機(jī)發(fā)生故障或停止分油機(jī)工作時(shí)，SV1斷電，V1將切斷待分油進(jìn)油通路，使待分油在分油機(jī)外面通過循環(huán)泵循環(huán)并保持加熱。?分油機(jī)的時(shí)序控制當(dāng)系統(tǒng)剛投入工作時(shí)，應(yīng)先按加熱器按鈕，開始將待分油進(jìn)行加熱，同時(shí)確認(rèn)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)投入工作。當(dāng)確認(rèn)溫度上升后，按一次程序啟動(dòng)/停止按鈕，PLC從初始化程序開始執(zhí)行，首先監(jiān)視待分油溫度。當(dāng)溫度達(dá)到正常溫度值時(shí)，PLC對(duì)分油機(jī)進(jìn)行密封排渣口、設(shè)備自檢、分油、間斷排水、排渣等操作°PLC還具有對(duì)設(shè)備狀態(tài)的自檢功能，智能地判斷設(shè)備的故障。2） 手動(dòng)操作控制過程在自動(dòng)控制失效后，可以通過手動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān)進(jìn)入手動(dòng)操作模式，手動(dòng)模式下，系統(tǒng)通過模擬各傳感器的電位器反饋信號(hào)。手動(dòng)操作的程序如下：一首先確認(rèn)分油系統(tǒng)所有的手動(dòng)閥都處于正確的位置；一把在控制單元上的選擇開關(guān)置“手動(dòng)”位置；一部分元件采用跳線直連已啟動(dòng)或禁止相關(guān)動(dòng)作；一手動(dòng)把油加熱到合適的分油溫度；一按照時(shí)序，手動(dòng)控制分油機(jī)的啟動(dòng)、停止、排渣等操作相關(guān)的電磁閥動(dòng)作；一手動(dòng)操作期間，保持溫度、流量和背壓穩(wěn)定。3） 故障設(shè)置功能本分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，已根據(jù)“故障模擬要求”表中的內(nèi)容，在系統(tǒng)的管路、電氣回路等初設(shè)置了故障信號(hào)，如堵塞、泄漏、短路、斷路等，設(shè)置的繼電器觸點(diǎn)串接在檢測、控制回路中，并安裝在一個(gè)相對(duì)隱蔽的帶外殼的小盒子內(nèi)。所有故障模擬設(shè)置操作和模擬的故障狀態(tài)均由PLC控制、采集，并在相應(yīng)的觸摸屏上顯示；另外，系統(tǒng)所有的故障模擬設(shè)置信號(hào)均能通過以太網(wǎng)通信方式上傳到上位計(jì)算機(jī)可供第三方使用，并進(jìn)行遠(yuǎn)程故障設(shè)置和排除，方便評(píng)估管理工作。本系統(tǒng)中可以進(jìn)行模擬的故障至少包含“故障模擬要求”表中的內(nèi)容。4） 觸摸屏模擬流程本系統(tǒng)控制箱上安裝有一個(gè)觸摸屏，可現(xiàn)實(shí)模擬流程。5） 提供通訊接口給第三方開發(fā)分油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)所有操作和狀態(tài)均應(yīng)通過PLC采集信號(hào)，并配有RS485或其它通信接口（根據(jù)實(shí)際需求）與評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)配置綜述表序號(hào)設(shè)備名稱主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)量備注

1底座平臺(tái)分油機(jī)模擬屏和控制箱均集成于鋼質(zhì)平臺(tái)尺寸不大于：2000X1500*1800；對(duì)外接口有：供電電源：AC380V,15.5KW,水源接口：3/4"接管口徑；氣源接口：1/4"接管口徑。22分油機(jī)模型模型選用AlfaLaval公司的S型分油機(jī)，可以進(jìn)行分油機(jī)的各種模擬操作，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的模擬測量、待分油的溫度調(diào)節(jié)、分油機(jī)的時(shí)序控制以及故障模擬功能等。23分油機(jī)控制系統(tǒng)控制箱分為上下兩個(gè)，分別作為控制回路和動(dòng)力控制箱;2個(gè)觸摸屏分設(shè)于本地和集控室，觸摸屏面板上有分油控制的時(shí)序模擬圖。采用PLC控制和信號(hào)采集，系統(tǒng)帶以太網(wǎng)接口，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障設(shè)置和排除，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。2故障模擬功能系統(tǒng)中至少包含以下故障設(shè)置功能:序號(hào)故障名稱實(shí)現(xiàn)方式數(shù)量備注1供油泵過載熱繼保護(hù)回路串聯(lián)一個(gè)繼電器，其觸點(diǎn)模擬過載斷開12分油機(jī)振動(dòng)過大分油機(jī)振動(dòng)開關(guān)回路串聯(lián)一個(gè)繼電器，其觸點(diǎn)模擬斷開