基于PLC的船舶航行信号灯控制系统的设计与研究

摘 要：文章以西门子S7-200PLC为核心，对船舶航行信号灯控制系统进行研究设计，并对系统的组成，硬件连接和软件系统的设计进行了详细的阐述。通过对供电线路的设计与研究，使电子线路具有故障监测、报警及多种保护功能，还可以精准快速地查出故障点，对船舶的航行信号灯控制系统进行维护。该系统具有结构简单、易于扩展、易于操作、可靠性高、易于调试等优点。

关键词：PLC控制；航行信号灯系统；硬件接线；软件设计

引言

船舶航行灯和信号灯是船舶照明系统中重要的独立部分，是其中一个保障船舶安全航行的重要设备。船舶航行信号灯的使用环境比较恶劣，故障率高，江水或海水经常溅落在航信信号灯周围，易造成航行信号灯工作电路短路；颠簸振动易造成航信信号灯灯丝振断。通常一条船舶上安装有上百只航行信号灯，以确保安全和可靠的航行信号灯工作。航行灯的供电由两个电力系统供应，一种是直接供电的应急配电板，另一种方式是从临近的驾驶室中正常照明的配电箱中供应。此外，还需要有故障监测和预警的功能，并能快速准确地检测故障点，及时维护船舶的航行信号灯系统。

文章采用西门子S7-200PLC，按照船舶航行信号灯系统的控制要求，研究设计了多数船舶通用的航行信号灯控制系统，该系统运行稳定可靠、易于调试、控制精准快速，符合国际船舶行业标准规定，满足船舶行业使用需求。

1 系统的总体布局设计

航行灯的控制要求：

（1）有两个独立的供电线路，一条线路是从主配电盘和应急配电盘供电，另一条线路可以通过照明配电箱附近的电源提供。

（2）每一个航行灯控制箱应由独立的电路供电，并配有控制开关和熔断器。

（3）每个航行灯与声光报警及故障指示器相连接，共用声音报警。

（4）控制箱在驾驶室中集中控制，也需要两个线路供电（锚灯可由附近的照明电源供给）。

（5）失控灯的要求，可直接由电池供电或应急电源供电。每一信号灯均由控制箱引出一个独立分路，其控制线路如图1所示。

（6）控制系统以S7-200PLC为核心，航行信号灯系统的前后锚灯、前后桅灯等各种灯，电源信号等运行信号作为PLC的CPU的输入信号，并按照控制系统的要求来驱动相应的指示灯和蜂鸣器。

2 PLC硬件电路设计

考虑到船舶信号灯的安全性和可靠性要求，设计了主副灯控制系统，实现了主副灯的转换和故障报警功能。对供电线路进行设计研究，使电子线路具有故障监测、报警及多种保护功能，并能快速、准确地查出故障点。

对于PLC的选型，采用西门子S7-200系列PLC，它具有性能优越、性价比高和可靠性高等优点，故作为系统控制核心的首选。其中CPU为CPU226：具有24点DI和16点DO，扩展模块选择EM223：具有8点DI和8点DO。其控制系统示意图如图2所示。

3 系统程序设计

对电源电路的设计，为要使电子线路有故障监测，报警和保护功能，并能快速、准确地确定故障点，程序设计采用模块化结构，主要包括：系统监控程序，子程序包括信号灯和电源监测程序、蜂鸣器报警控制程序、通信程序等。

4 结束语

文章利用可编程控制器对船舶航行信号灯系统进行设计，提出了一种智能控制的新方案阐述了系统工作原理，充分肯定了系统的可行性，并设计了硬件系统和软件系统，通过设计，主副灯的工作状态由控制系统来监控，使船舶航行信号灯有主、副灯转換和故障报警功能，提高了船舶航行灯的安全性和可靠性，为相关产品的开发和设计奠定了基础。

参考文献

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[4]史际昌.船舶电气设备及系统[J].大连海事大学出版社，2010（1）.

作者简介：秦富贞，女，硕士，青岛黄海学院，讲师，主要研究方向：电工电子及电气控制。