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1、作品制作说明课题船用分油机自动控制系统设计学 院电子信息工程学院专业（方向）电气自动化技术班 级电气111学 号110201110姓 名 完成日期2013-12-20指导教师 船用分油机自动控制系统设计作品简介随着航运业的迅速发展，各种各样的船舶纷纷发挥各自的用途，但为了降低航运成本，使能源得到充分的运用，船舶所用的油料非常的恶劣。大型海船大多以柴油机为主要的动力来源，其燃油都是用价格低廉的重油，所谓的重油是一种混兑油，本身含有较多的硫分、灰分、水分、机械杂质、沥青等，严重影响燃油品质。如此恶劣的油料直接应用难免会对主、副设备造成危害，而且还会影响船舶的运输动力，主、副设备的工作寿命与工作状况
2、。因此，必须对其进行净化处理，以保证主，副设备处于良好的工作寿命与工作状况。显然油液的净化设施必不可少，通常人们选用的净化方法有三种：过滤：通过选用不同过滤精度的滤器来满足不同的要求。然而过滤有一定的局限性它只能净化油中粗粒杂质，不能分离融在燃油中的其它杂质，因此只能作为辅助净化得作用。重力沉淀：是利用油、水、固体微粒密度的不同，在沉淀柜中静置，而达到净化分离。离心分离：通过将油液倒入分离筒内，使其高速旋转，利用油、水、杂质的比重不同，所产生离心力不一样来实现分离，经高速旋转后由内到外依次为油、水、杂质。本作品是通过对MCGS组态设计和PLC控制程序设计从而达到分油机运行控制，实现对重油的按工
3、艺要求分离和净化。引言 本课题是通过对MCGS系统和PLC系统的充分运用，来实现一系列的控制。阅读此制作说明能了解组态软件的一些基本内容，掌握组态的一些基本配置，初步了解PLC编程方法等。第一部分是分油机的原理与结构；从分油机的外部结构到分油机的内部结构加以说明，详细阐述了分油机的工作流程，以工作流程图的方式展示给读者。讲述了此次设计的思路与要点。第二部分是分油机的程序设计；此程序是通过三菱PLC设计的，介绍了IO接口和分油机的每一步程序的作用。第三部分是分油机的组态设计；分别介绍MCGS系统的使用，对每个窗口的设计都做出详细的说明，尤其重点针对配方的设计做出详细的介绍，以便读者学习与应用。其
4、次对通道连接作已介绍等。最后,对本次为期两个多月的毕业作了总结和展望。1 分油机的原理与结构1.1 分油机的基本原理根据混合液的性质，在重力场或离心力场作用下，密度不同的液体将重新分层分布。可以在重力场的作用下静置得到分层。由于粘滞阻力的影响，密度不同的液体分层速度很慢。而在离心力场惯性力的作用下，可以将不同密度的液体迅速沿径向重新分布，快速分层，而且不容易掺混。因此离心式分油机就是根据油、水、杂质密度的不同，在离心机的高速旋转的作用下，依靠离心惯性力不同，从而将油、水、杂质沿转轴径向重新分布，达到将水和杂质分离出来这一基本原理而完成净化处理工作。 1.2 分油机的基本结构1.2.1 分油机的
5、外观（如图1.2.1 a、b所示）图1.2.1a分油机的外观图1.2.1b现场的分油机 1.2.2 分油机横剖图分油机从上至下分为三个部分：上部为接口部分，有污油进口、净油出口、置换水进口等；中部为分离室部分，主要是高速旋转的分离桶；下部为传动部分,由离合器、传动轴、斜齿轮、驱动轴（立轴）以及轴承等组成。图1.2.2分油机横剖图1.3分油机的工作流程图（如图1.3所示）开始 分油机转动并检测是否达到额定转速 否 是否达到额定转速 是分油机内是否有无遗留的残渣是密封阶段（水封、底座密封）自动排渣否排渣完成否是密封是否完好开始分油阶段置换阶段排渣阶段停止图1.3分油机的工作流程图1.4分油机设计的
6、要点与思路通过对分油机原理的了解，不难得知分油机是通过自身内部的转动来产生离心力场，在离心场的作用下使油与混合物分离。了解了这一原理，由图1.3所示的流程图可知,分油机的离心机在按下开始时就要启动，然后待分油机的离心机转速达到稳定后就开始底座密封和加水密封，在密封彻底后就开始进油，进油后开始边进油边分离。当分油机内的油渣到达一定的数量，分油机停止进油开始加水置换，加水置换的目的是排出分油机内残留的可用油，待分油机加水置换完成，下一步就开始排渣，排渣分为两步；第一步底座密封打开，第二部放出里面的高压水，然后开始排渣。排渣结束后分油机或者停止或从新开始分油。在上述过程中，设计时要点是每一步都单独完
7、成，不能互相冲突。要有急停设计。高温、高压、低温、低压等报警设计。2 分油机PLC程序设计2.1 分离机的IO分配设计2.1.1输入分配表根据船用分油机工艺要求确定输入输出接口，具体分配情况如表2.1所示。表2.1IO分配表功能自动开始停止手动开始自动开始手动分离机启动手动高压水进手动底座密封关手动加油手动加水置换Io接口X0X11X10X0X22X12X13X15X16功能手动底座密封开手动高压水出手动排渣报警开关报警复位开关自动排渣手动水封Io接口X17X20X21X2X3X1X142.1.2分油机的输出分配表根据船用分油机工艺要求确定输入输出接口，具体分配情况如表2.1.2所示。表2.2
8、分油机输出分配表序 号名 称输 出 点0分油机启动Y0001高压水进入Y0012底座密封关Y0023内部水封Y0034加油分离Y0045排渣Y0056加水置换Y0062.2分离机启动准备阶段控制程序图2.2 分离机启动准备阶段控制程序2.3分离机控制阶段程序图2.3分离机控制阶段程序2.4分离机排渣阶段程序图2.4 排渣程序3 上位机组态设计3.1窗口组态3.1.1新建工程 在计算机上打开MCGS系统软件，进入MCGS系统。弹出图3.1.1窗口。图3.1.1MCGS系统软件3.1.2 设备窗口设置 在图3.1.1中用鼠标选中“设备窗口”在双击设备窗口，弹出“设备属性”，在“设备属性”中添加“通
9、用串口父设备”和“三菱F系列串口”如图3.1.3图3.1.3设备属性3.1.3 用户窗口组态保存上述操作之后，在“用户窗口”中选择“新建窗口”，跟住编辑需要新建相应的窗口数目。并单击窗口属性，打开窗口属性，给每个窗口命名。如图3.1.3所示。图3.1.3用户窗口设立好窗口名之后，双击工作台上的窗口，打开窗口界面，在窗口界面里，根据不同的命名设计相应的功能，在此不作详细介绍。3.2 MCGS系统配方设计3.2.1新建配方按“工具”菜单下的“配方组态设计”菜单项，进入MCGS配方组态设计窗口，如图3.2.1所示：图3.2.1 新建配方 “配方组态设计”是一个独立的编辑环境，用户在使用配方构件时必须
10、熟悉配方组态设计的各种操作，“配方组态设计”由“配方菜单 ”，“配方列表框”，“配方显示表格”等几部分组成，“配方菜单”用于完成对配方以及配方编辑和修改操作，“配方列表”用于显示工程中所有的配方，“配方结果显示”用于显示选定的配方的各种参数，可以在“配方结果显示”对各种配方参数进行编辑修改。3.2.2 配方设计在MCGS组态界面中新建配方，弹出配方组态界面，如图3.2.2所示，添加11个变量，分别为“启动时间2”“排渣时间 12”，为数值型，“配方组别”为字符型，“查询批号” 为字符型；配方组态设计。按“工具”菜单下的“配方组态设计”菜单项，进入MCGS配方组态设计，按“文件”中的“新增配方”
11、菜单项，建立一个缺省的配方结构，按“配方改名”把名字改为“运行工艺方案”， 按“配方参数”把配方参数改为8列20行，并配置好每个参数名和与数据库连接方式。图3.2.2数据库双击“运行工艺配方”进行配方参数设置窗口，进行配方参数设置，如下图3.2.3所示：图3.2.3参数设置注意：“分油机的组别”是作为关键字查询的，在一个配方中不能相同。新建三个策略，分别叫“打开编辑指定配方”，“装载指定配方”和“保存当前配方”；在每个策略中都增加一个策略行，并选中“策略工具箱”中的“配方操作”构件，并分别进行组态，如下图3.2.3 a、b、c所示： 图3.2.3 a打开编辑指定配方 图3.2.3 b装载指定配
12、方图3.2.3 c保存当前配方创建一个新用户窗口,命名为“配方窗口”；并对窗口进行组态，组态结果如下图3.2.4所示：图3.2.4配方窗口在三个按钮下分别调用与名字对应的三个策略，在输入框中分别与标签所示的变量连接，就完成所有的配方组态。运行时就执行与按钮对应的操作，如从配方库中装载指定配方号的配方参数、保存把当前变量的值保存到配方库中。3.3通道连接设计在做好上述设计之后，下面到了建立通道连接部分。通道连接就是将组态和PLC相互对应。通过建立好通道连接后，就可以用组态实行相应的控制。具体操作如下；在工作台上打开“设备窗口”在双击“设备窗口”之后，弹出“设备窗口属性”如下图3.3.1所示图3.
13、3.1设备窗口在上图3.3.1设备窗口中单击“串口通用父设备0”打开设备属性设置窗口（如图3.3.2所示）图3.3.2设备属性设置好相应的数据之后，打开设备调试窗口，查看看通道连接是否已连接。通讯状态标志为0表示已连接，通讯标志为1表示没有连接。（如图3.3.3所示）图3.3.3设备调试窗口总结此次毕业设计对我来说是对大学所学的一部分知识的巩固和提高。本次设计主要用到MCGS系统和PLC系统。MCGS系统是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，
14、并支持国内外众多数据采集与输出设备， PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。在此次制作设计中，我遇见了很多问题，例如，组态和PLC程序对应不上，组态中的运行行画面和PLC输出的信号不一致等。当遇到这些问题时有些都通过自己查阅资料来解决，有些不能解决的就去问韦老师，韦老师非常耐心的讲解给我听，不但使我知其然还要知其所以然。在我设计时，韦老师时刻关心我的设计进度和设计的内容，细心的指出我设计中的不足，并进一步加以改进。在设计中韦老师不断地给我提供构思与设想开发我的灵感。在韦老师的精心指导下我顺利的完成此次设计，是我感到非常的开心。对我在以后的工作道路上有着潜移默化的影响。附录附录1:分油机梯形图附录2 脚本控制程序1）文字移动脚本if q1000 thenq=0elseq=q+5endifif w100 then w=100-welsew=100endif2）文字闪烁脚本if a100 thena=100-aelsea=100endif
