基于PLC控制的船用泵组的自动切换系统
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PLC 控制单元采用冗余结构，配置两套可编 程控制器 PLC1、PLC2，I / O 电路，PLC 自动切换电 路和自诊断电路。PLC1 和 PLC2 互为备用，一旦 运行的一套 PLC 出现故障，PLC 自动切换电路立 即使备用的一套 PLC 获电，并投入运行。
1 船用泵组的自动切换系统控制线 路原理和运行分析
由于船舶电站容量有限，为了减小主燃油泵 电动机起动过程中的冲击电流对电力系统的影 响，主燃油泵电动机采用按时间原则的自耦变压 器降压起动方式。 1． 2． 1 主燃油泵的手动起动控制
合上低压断路器 QF，按下就地控制箱上的起 动铵钮 SB1； 或者点击触摸屏上起动图标； 或者按 下组合屏上起动铵钮，起动信号送至控制单元的 PLC，起 动 控 制 单 元 PLC 的 绿 色 运 行 指 示 灯 （ RUN） 亮； 同时，PLC 的输出触点 KA1 闭合，接通 No． l 主燃油泵控制线路电源。接触器 KM1、时间 继电器 T1 和 T2 同时得电电，T1 的瞬动触点闭合 与 KM1 的常开辅触点闭合，使接触器 KM2 线圈 得电。
由于泵的自动切换控制原理基本相同，以主 燃油泵为例进行分析。图 1 所示为主燃油泵的主
收稿日期： 2012 － 06 － 04 修回日期： 2012 － 06 － 13 第一作者简介： 王瑞云（ 1972 － ） ，女，硕士，副教授 研究方向： 电气自动控制 E-mail： wry1212@ sohu． com
2） KM3 常开触点闭合，使 PLC 的运行继电器 KA3 的线圈得电，KA3 常开触点闭合，组合屏上 的运行指示灯亮；
3） KM3 的常闭触点断开，将主燃油泵电动机 定子绕组内的加热电阻（ SH） 电源切断。
电动机起动 8 s 后，T1 的延时结束，T1 的常 开触点延时闭合，继电器 KA5 得电。继电器 KA5 的常闭触点断开，使继电器 KM1 的线圈断电； 继
பைடு நூலகம்59
第6 期
船海工程
第 41 卷
当主 燃 油 泵 处 于 正 常 运 行 状 态 时，运 行 继 电 器 KA3 获电； 当主燃油泵的控制线路处于自动状态 时，自动继电器 KA4 获电。
通过设置起动控制单元中的 DIP 开关、代码 开关和编程，可以实现泵在集控室或主配电屏触 摸屏、组合起动屏和就地控制箱等多点手动起动 和停止控制，欠压保护，自动状态下电源恢复后自 动延时起动，电动机故障报警功能及主备用泵的 自动切换功能，满足各类泵、通风机等运行机械的 不同要求。主燃油泵的起动控制单元具有如下功 能，燃 油 压 力 过 低 时 备 用 泵 自 动 切 换，“MAN / LINK”转换。 1． 2 主燃油泵的手动起动和停止控制
在组合起动屏中配置 PLC 控制单元，屏内泵 起动控制单元通过现场总线与计算机控制系统建 立通信联系，实现在液晶触摸屏上的起停泵控制。 PLC 控制单元 I / O 电路还接收受控泵的压力或液 位控制信号。这样，可以实现这些泵不仅在多点 进行起动和停止，而且一旦运行中的泵出现故障， 在 PLC 控制下根据压力或液位信号的变化自动 切换备用泵。
接触器 KM1 主触头闭合，将主电路中的自耦 变压器 AT 结成“Y”形，KM2 的主触头闭合，自耦 变压器原边接电源，副边接电动机的定子绕组，主 燃油泵电动机以额定电压的 90% 开始降压起动。 KM2 的辅触点闭合，接触器 KM3 线圈得电，KM3 的 3 个触点动作如下。
1） KM3 的常开触点闭合，就地控制箱上的绿 色运行指示灯 GL 亮；
第 41 卷 第 6 期 2012 年 12 月
船海工程 SHIP ＆ OCEAN ENGINEERING
DOI： 10． 3963 / j． issn． 1671-7953． 2012． 06． 018
Vol． 41 No． 6 Dec． 2012
基于 PLC 控制的船用泵组的自动切换系统分析
王瑞云
60
电器 KA5 的常开触点闭合，使接触器 KM4 的线 圈得电并实现自保。KM4 的主触头闭合，电动机 从降压起动切换为全压运行。接触器 KM4 常闭 触点断开，使 KM1、T1、KA5 和 T2 断电恢复到起 动前的状态。接触器 KM4 常开辅触点闭合，使接 触器 KM3 继续获电，就地控制箱上的运行指示灯 和组合屏上的运行指示灯保持点亮。 1． 2． 2 起动失败报警
电路，图 2 所示为 No． l 主燃油泵控制线路［1］，压 力开关 LP 检测同组两台主燃油泵出口压力，并 将压力信号送至 PLC 控制屏的 I / O 电路，监测运 行着的燃油泵的出口压力。整个控制线路由 PLC 起动器控制单元、继电 － 接触器控制电路和主电 路组成。
图 1 主燃油泵的主电路原理
( 渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125000)
摘 要： 为确保船用泵组在故障时能实现主备用泵的自动切换，采用 PLC 控制系统，以软件编程控制替
代大量传统继电器 － 接触器控制线路，设计开发船用泵组的自动切换系统，以实现主备用泵的多地点控制，并
使系统抗干挠强，精确度和可靠性高。
关键词： 泵组的自动切换； PLC； 控制
图 2 主燃油泵控制电路原理
1． 1 起动器控制单元（ SCU） 绝大部分组合屏中的起动控制单元的硬件结
构，由核心单元 PLC 和中间继电器组成。主燃油 泵的 PLC 起动控制单元有 4 个输出继电器： 起动 继电器 KA1、停止继电器 KA2、运行继电器 KA3 和自动继电器 KA4。当起动控制单元接收到起 动主燃油泵的操作命 令 时，起 动 继 电 器 KA1 获 电； 当接收到停止命令时，停止继电器 KA2 获电；
中图分类号： U664． 5
文献标志码： A
文章编号： 1671-7953（ 2012） 06-0059-03
现代船舶自动化机舱中重要的泵除了能就地 操作外，还能在集控室主控制台或主配电屏的计 算机液晶控制触摸屏、组合起动屏上进行遥控操 作和自动运行。在自动运行方式中，自动运行的 泵一旦出现故障，同组的备用泵能够自动起动并 实现自动切换，各组泵依据事先设定好的次序逐 台重新自动起动。
1 船用泵组的自动切换系统控制线 路原理和运行分析
由于船舶电站容量有限，为了减小主燃油泵 电动机起动过程中的冲击电流对电力系统的影 响，主燃油泵电动机采用按时间原则的自耦变压 器降压起动方式。 1． 2． 1 主燃油泵的手动起动控制
合上低压断路器 QF，按下就地控制箱上的起 动铵钮 SB1； 或者点击触摸屏上起动图标； 或者按 下组合屏上起动铵钮，起动信号送至控制单元的 PLC，起 动 控 制 单 元 PLC 的 绿 色 运 行 指 示 灯 （ RUN） 亮； 同时，PLC 的输出触点 KA1 闭合，接通 No． l 主燃油泵控制线路电源。接触器 KM1、时间 继电器 T1 和 T2 同时得电电，T1 的瞬动触点闭合 与 KM1 的常开辅触点闭合，使接触器 KM2 线圈 得电。
由于泵的自动切换控制原理基本相同，以主 燃油泵为例进行分析。图 1 所示为主燃油泵的主
收稿日期： 2012 － 06 － 04 修回日期： 2012 － 06 － 13 第一作者简介： 王瑞云（ 1972 － ） ，女，硕士，副教授 研究方向： 电气自动控制 E-mail： wry1212@ sohu． com
2） KM3 常开触点闭合，使 PLC 的运行继电器 KA3 的线圈得电，KA3 常开触点闭合，组合屏上 的运行指示灯亮；
3） KM3 的常闭触点断开，将主燃油泵电动机 定子绕组内的加热电阻（ SH） 电源切断。
电动机起动 8 s 后，T1 的延时结束，T1 的常 开触点延时闭合，继电器 KA5 得电。继电器 KA5 的常闭触点断开，使继电器 KM1 的线圈断电； 继
பைடு நூலகம்59
第6 期
船海工程
第 41 卷
当主 燃 油 泵 处 于 正 常 运 行 状 态 时，运 行 继 电 器 KA3 获电； 当主燃油泵的控制线路处于自动状态 时，自动继电器 KA4 获电。
通过设置起动控制单元中的 DIP 开关、代码 开关和编程，可以实现泵在集控室或主配电屏触 摸屏、组合起动屏和就地控制箱等多点手动起动 和停止控制，欠压保护，自动状态下电源恢复后自 动延时起动，电动机故障报警功能及主备用泵的 自动切换功能，满足各类泵、通风机等运行机械的 不同要求。主燃油泵的起动控制单元具有如下功 能，燃 油 压 力 过 低 时 备 用 泵 自 动 切 换，“MAN / LINK”转换。 1． 2 主燃油泵的手动起动和停止控制
在组合起动屏中配置 PLC 控制单元，屏内泵 起动控制单元通过现场总线与计算机控制系统建 立通信联系，实现在液晶触摸屏上的起停泵控制。 PLC 控制单元 I / O 电路还接收受控泵的压力或液 位控制信号。这样，可以实现这些泵不仅在多点 进行起动和停止，而且一旦运行中的泵出现故障， 在 PLC 控制下根据压力或液位信号的变化自动 切换备用泵。
接触器 KM1 主触头闭合，将主电路中的自耦 变压器 AT 结成“Y”形，KM2 的主触头闭合，自耦 变压器原边接电源，副边接电动机的定子绕组，主 燃油泵电动机以额定电压的 90% 开始降压起动。 KM2 的辅触点闭合，接触器 KM3 线圈得电，KM3 的 3 个触点动作如下。
1） KM3 的常开触点闭合，就地控制箱上的绿 色运行指示灯 GL 亮；
第 41 卷 第 6 期 2012 年 12 月
船海工程 SHIP ＆ OCEAN ENGINEERING
DOI： 10． 3963 / j． issn． 1671-7953． 2012． 06． 018
Vol． 41 No． 6 Dec． 2012
基于 PLC 控制的船用泵组的自动切换系统分析
王瑞云
60
电器 KA5 的常开触点闭合，使接触器 KM4 的线 圈得电并实现自保。KM4 的主触头闭合，电动机 从降压起动切换为全压运行。接触器 KM4 常闭 触点断开，使 KM1、T1、KA5 和 T2 断电恢复到起 动前的状态。接触器 KM4 常开辅触点闭合，使接 触器 KM3 继续获电，就地控制箱上的运行指示灯 和组合屏上的运行指示灯保持点亮。 1． 2． 2 起动失败报警
电路，图 2 所示为 No． l 主燃油泵控制线路［1］，压 力开关 LP 检测同组两台主燃油泵出口压力，并 将压力信号送至 PLC 控制屏的 I / O 电路，监测运 行着的燃油泵的出口压力。整个控制线路由 PLC 起动器控制单元、继电 － 接触器控制电路和主电 路组成。
图 1 主燃油泵的主电路原理
( 渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125000)
摘 要： 为确保船用泵组在故障时能实现主备用泵的自动切换，采用 PLC 控制系统，以软件编程控制替
代大量传统继电器 － 接触器控制线路，设计开发船用泵组的自动切换系统，以实现主备用泵的多地点控制，并
使系统抗干挠强，精确度和可靠性高。
关键词： 泵组的自动切换； PLC； 控制
图 2 主燃油泵控制电路原理
1． 1 起动器控制单元（ SCU） 绝大部分组合屏中的起动控制单元的硬件结
构，由核心单元 PLC 和中间继电器组成。主燃油 泵的 PLC 起动控制单元有 4 个输出继电器： 起动 继电器 KA1、停止继电器 KA2、运行继电器 KA3 和自动继电器 KA4。当起动控制单元接收到起 动主燃油泵的操作命 令 时，起 动 继 电 器 KA1 获 电； 当接收到停止命令时，停止继电器 KA2 获电；
中图分类号： U664． 5
文献标志码： A
文章编号： 1671-7953（ 2012） 06-0059-03
现代船舶自动化机舱中重要的泵除了能就地 操作外，还能在集控室主控制台或主配电屏的计 算机液晶控制触摸屏、组合起动屏上进行遥控操 作和自动运行。在自动运行方式中，自动运行的 泵一旦出现故障，同组的备用泵能够自动起动并 实现自动切换，各组泵依据事先设定好的次序逐 台重新自动起动。