电气工程及其自动化毕业设计:船舶柴油机冷却水温控系统的设计.doc
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1、 本科 毕业设计 船舶柴油机冷却水温控系统的设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 船舶柴油机冷却水的温度是影响柴油机性能的重要参数,过高或过低都对柴油机的正常工作有不利影响。研究柴油机冷却水的温控系统有利于精确控制柴油机 冷却水的温度,有利于柴油机的正常工作。 本设计共分为六大章节。绪论部分主要介绍本课题的背景和意义,以及国内外研究现状;第二章节是船舶柴油机冷却水系统的概述,包括其分类、组成以及工作原理;第三章节是船舶柴油机冷却水温控系统的总体设计;第四章节是对系统的核心控制器 PLC 的简介与选型;第五章节是本设计的重点部分
2、,整个系统的硬件设计。本设计对硬件部分进行了详细设计。整个硬件设计采用模块化,按不同的功能分为不同的模块。第六章节是系统的软件设计部分。 本设计成功实现了对船舶柴油机冷却水温度的控制,具有良好的控制效果。 但由于个人能力与实验条件有限,也存在不完善的地方,有待改进。 关键词 : 船舶柴油机;冷却水;温度控制; PLC II Abstract Marine diesel engine cooling water temperature is the important parameters affect the engine performance is too high or too low,
3、 the normal work of diesel engine has adverse impact. Study the cooling water temperature control system for diesel engine cooling water temperature precise control for diesel engine, the normal work. This design is divided into six chapters. The introduction of the main introduces the background an
4、d meaning of this topic, and domestic and foreign research situation; The second section is an overview of diesel engine cooling water system, including its classification, composition and working principle; The third section is Marine diesel engine cooling water temperature control design of the wh
5、ole system; The fourth chapter is to the core of the system controller - PLC profile and selection; The fifth chapter is the key part, the design of the whole system hardware design. This design of hardware part carried on the detailed design. The hardware design USES modular, according to different
6、 function is divided into different modules. The sixth chapter is part of software system design. The design for the successful implementation of diesel engine cooling water temperature control, has excellent control effect. But thanks to personal ability and the experimental conditions are limited,
7、 there are also drawbacks, needs to be improved. Keywords: Marine Diesel Engine; Cooling Water; Temperature Control; PLC III 目录 摘要 . I Abstract . II 前言 . 1 第 1 章 绪 论 . 2 1.1 研究本课题的背景和意义 . 2 1.2 国内外船舶柴油机冷却水温控系统的研究现状 . 2 第 2 章 船舶柴油机冷却水系统概述 . 4 2.1 船舶柴油机冷却水系统的分类 . 4 2.2 船舶柴油机冷却水系统的组成 . 4 2.3 船舶柴油机中央冷却水
8、系统工作原理 . 6 第 3 章 船舶柴油机冷却水温控系统的总体框架 . 8 第 4 章 PLC 的简介与选型 . 10 4.1 PLC 简介 . 10 4.1.1 PLC 的特点 . 10 4.1.2 PLC 的应用领域 . 10 4.1.3 PLC 的分类 . 10 4.1.4 PLC 的硬件组成 .11 4.2 PLC 的选型 . 12 第 5 章 船舶柴油机冷却水温控系统硬件设计 . 13 5.1 系 统电路原理图 . 13 5.2 温度测量电路 . 13 5.2.1 温度传感器的选择 . 13 5.2.2 测温电路 . 14 5.3 A/D 转换及 D/A 转换模块 . 14 5.4
9、 通信电路 . 15 5.5 报警电路 . 16 5.6 执行电路 . 16 5.7 PLC 的外围接线图 . 17 IV 第 6 章 船舶柴油机冷却水温控系统的软件设计 . 19 结论 . 24 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 25 附录 . 26 1 前言 船舶柴油 机冷却水的温度是影响船舶柴油机正常工作的重要参数。冷却水温度过高或过低对其正常工作都有不利影响。 柴油机冷却水温度过高会加速零件磨损,使得零件配合间隙被破坏,强度下降,还会使得气缸内充气量减小,功率降低。柴油机冷却水温度过低也会加速零件磨损,导致输出功率减少;使得热损失增加,导致燃料消耗量增大;还会使得汽缸温度过
10、低,使得汽缸壁受到腐蚀;同时会导致燃烧恶化,致使柴油机整机性能变坏。综上可知,保证柴油机冷却水的温度在最佳工作范围有利于提高柴油机的动力、减少废气产生、减少燃料消耗。因此,精确控制冷却水的温度具有重要 意义。 船舶柴油机冷却水温控系统在 20 世纪取得了飞速发展,经历了直接作用式、气动式、电动式和电子式的发展历程。直接作用式方式是利用温压元件,将温度信号转换成压力信号,用压力信号来控制冷却水的温度。该方式对温压元件的密封性要求很高。气动式方式是利用感温元件和温度变送器将温度信号转转为气压信号,然后用气压信号去控制冷却水温度。这种方式 对运送和储存气体的管道的密闭性也有很高要求。电动式方式是利用
11、感温元件作为分压器分压,将温度信号转换为电压信号,经整定得出偏差信号,再经过比例微分,输出控制信号,进而控制冷却水的温度 。这种方式采用的控制规律较为简单。如使用 PI 控制,由于控制对象的惯性大,会出现较大超调量,存在滞后,而采用 PD 控制,会出现较大静态误差。使系统长期偏离最佳工作点工作。同时,一旦系统的测控部分的电子元器件出现故障,系统的控制效果就会大打折扣。电子式方式是使用模拟仪表,经过逻辑运算输出控制信号,驱动继电器,控制电动机转向,从而控制 冷却水温度。该方式采用的电子器件落后,电路复杂,性能不好。综上可知,这些控制方式都已经不能满足日益提高的控制要求,必须采用新的控制方式。 由
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