西门子S7-200PLC在船舶航行灯系统中的应用

航行灯监控系统是保证船舶运行安全的一个必备系统，系统的监控面板就设置在驾驶室航行挖制台上。

本文根据船舶航行灯监控系统的挎制需求，基于S7-200 PLC和先进的电流检测技术设计一种航行灯监控系统，该系统 具有控制准确、可靠，运行稳定性高、调试方便等优点，满足各级船级社规范要求。

1 航行灯监控系统的总体设计方案

1)航行灯系统由来自航行灯分电箱的AC220V主电源和应急电源两路供电，主电源优先；当主电源故障时，自动切换为应急电源供电，同时设有电源指示灯和电源故障报警。

2)为了提高控制的准确性和降低能量消耗，航行灯的工作状态检测改变以往的串联分压电阻的方法，而采用电流继电器进行检测，并将检测结果通过电流继电器的常开触点送人PLC中。电流继电器的动作整定值由灯具的额定电流而定。

3)整个监控系统以S7-200 PLC为控制核心，由PLC采集航行灯系统的电源、线路、灯具设备的运行状态，并按照控制要求 通过程序驱动相应的指示灯和蜂呜器工作。

4)航行灯的控制操作面板设置在驾控台上，每一盏灯的开启和关闭由操作人员在驾驶室中完成，系统设备和电源的监视及报警结果也在控制板上以声光显示。

5)设有试验按钮，用于控制板各元件的测试。

6)以某散货船航行灯的配置为例，设计出的航行灯监控面板如图1所示。

图1航行灯监控面板

2 航行灯系统供电线路原理图及PLC硬件设计

2.1航行灯系统供电线路原理图

为了使航行灯监控系统能实时监视线路的工作状态，考虑采用电流继电器串接在每一盏航行灯的供电线路中，并按照灯具的额定功率和额定电压(如，220V 60W)进行电流继电器的动作电流整定。电流继电器线圈得电，则线路正常；线圈断电，则线路故障。因此，电流继电器的触点就可以作为线路的故障检测信号输入到PLC中。同时考虑两路电源供电的要求，设计出的航行灯系统供电线路原理如图2所示(图中只绘出了前锚灯和电源部分)。

图2 航行灯系统供电线路原理图

2.2 PLC选型及I/O信号分配

西门子S7-200系列PLC具有小型化、高速度、高性能、便于联网通信和扩展等优点，故作为系统控制核心的首选。选择CPU为CPU226：具有24点DI和16点DO，扩展模块选择EM223：具有8点Dl和8点DO。PLC的I/O信号分配如表1。

表1

3 系统监控程序设计  

系统监控程序的主要功能是实现当航行灯的控制开关闭合时，对应的航行灯及其在控制板上的指示灯点亮；而当电源或某一盏灯线路发生故障时，控制板上对应的指示灯以1Hz的频率闪烁，同时蜂呜器发声以示报警；故障消失，报警解除。同时程序中还兼顾了试验按钮对于控制板各元件的的测试功能。

程序设计采用模块化结构，在西门子STEP 7-Micro/Win集成环境下开发。主要包括：系统监控主程序、航行灯及电源监控子程序、蜂鸣器报警控制子程序、通信子程序等。

图3 系统监控主程序

由于各灯的监控程序很相似，仅以前锚灯的监控为例，设计出系统的主程序及部分监控子程序，如图3、图4、图5所示。

4 结束语

采用电流继电器进行线路运行状态的检测，使得航行灯的监视与控制更为准确、可靠、操作方便；以S7-200 PLC作为系统的控制核心，最大限度保证了系统运行的稳定性和可靠性。目前该系统已在多艘船上得到实际应用，并通过了多家船级社的船检。