船舶造水机控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

船舶每天都要消耗相当数量的淡水，海水不能直接满足船舶作为补给水的要求, 对远航船舶而言，由于主辅机等设备需要大量的淡水作冷却水，船员的日常生活需要淡水，如果供应不及时，如同燃油一样也会影响船舶的续航力，因而淡水的重要性不言而喻。然而，船公司为了合理控制成本的支出，加装淡水是受到严格控制的，尤其在国外。因此船上一般都设有海水淡化装置（习惯称为造水机），以减少向港口购买淡水的费用，并增加船舶的续航能力。造水机主要是将海水淡化产生淡水，保证船舶正常航行，因此对造水机的控制显得尤为重要。传统的造水机控制电路往往采用物理继电器、接触器等连接而成，就不可避免继电-接触器控制系统接线复杂、可靠性差、故障率高、维修非常困难等缺点，给船员的正常工作带来了极大不便。所以现在已很少采用，取而代之则是是采用PLC来控制。

PLC是一种数字式的自动化控制装置，带有指令存储器、数字的或模拟的输入/输出借口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能，用于控制机械或生产过程。它用程序取代了传统控制电路中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，具有如下优点：(1)可靠性高、抗干扰能力强，无故障时间长，系统程序与用户程序相对独立，不容易发生死机现象；(2)控制能力强。现代PLC不仅有逻辑运算、计时、技数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入/输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可用PLC控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程，还可以通过通信联网实现分散控制与集中管理。(3)用户维护工作量少。PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户灵活方便地配置，组成不同功能、不同规模的系统，安装接线也很方便。配件位置确定后，只需通过修改用户程序，就能适应工艺条件的变化。(4)编程容易：编程语言面向电气工程人员，采用与继电器控制电路相似的梯形图(或顺序控制流程图)进行设计，简洁直观，易于理解和掌握；(5)安装、调试、维修保养方便：只需进行输入／输出接口接线，外部接线少，缩短了施工周期。同时也极大地方便了船员对现代船舶的掌控，保证了船舶的安全高效营运。(6)易于实现机电一体化。PLC体积小、重量轻、功耗低、抗震防潮和耐热能力强，这些功能使之易于安装在机械设备内部，制造出机电一体化产品。本文目的就是引入PLC来实现对造水机的自动控制，方便船员对造水机时时状况的了解和监测，做好相应的控制操作，从而能更安全可靠高效地完成相关营运工作。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.研究的基本内容本文主要研究设计反渗透式船用造水机自动控制系统。1）对反渗透造水机系统的各部分工艺进行介绍。系统主要由取水系统、预处理系统、海水淡化脱盐系统、能量回收系统、化学清洗系统、化学加药系统以及装置供配电及自控系统组成。2）国内外反渗透海水淡化技术的研究现状。3）了解反渗透船用造水设备的基本工艺流程，并根据此工艺流程设计控制方案。4）设计系统控制程序，PLC控制程序。5）控制系统的程序设计及系统调试。按照控制要求对设计的PLC程序进行调试。2.2.研究目标运用S7-200 PLC设计反渗透造水机控制系统，通过PLC的自动控制，方便船员对造水机时时状况的了解和监测，做好相应的控制操作，从而能更安全可靠高效地完成相关营运工作。2.3.技术方案及措施1）分析反渗透式造水机系统原理并提出控制要求。2）确定造水机系统所需的输入／输出设备，进而确定选择合适的PLC并确定PLC的I/O点数。3）分配I/O点，画出PLC的I/O点与输入／输出设备的对应关系表，并设计PLC外围硬件线路。4）设计基于PLC控制的反渗透造水机系统程序，包括初始化程序，检测、故障诊断和显示等程序。5）硬件调试，软件调试，联机调试。6）整理和编写技术文件，包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及说明书等。

3. 研究计划与安排

第01-03周：完成开题报告。

第04-06周：熟悉了解反渗透式造水机控制系统，收集论文需要的材料。

第07-09周：选择合适的plc，设计造水机的硬件系统。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 西门子(中国)有限公司. 深入浅出西门子S7-200 SMART PLC[M]. 北京航空航天大学出版社，2015. [2] 吴天明. PLC控制系统在工业控制中的选型、设计与调试[J].科技视界. 2013(22)：22-25.[3] 龙洋. 基于PLC的水轮机调速系统的研究[D]. 武汉理工大学，2013.[4] 刘琳琳.基于PLC 及变频调速器的隧道通风控制系统研究[D].西安：长安大学，2012. [5] 曲全磊.基于PLC的水轮机调速器的研究[D].长沙：湖南大学，2009.[6] 雷霆. PLC在海水淡化反渗透机器中的应用[J].自动化应用,2016,02:38-40.[7]李长军，曲海波，陈雅华.学PLC技术 S7-200系列[M].北京电子工业出版社，2014.[8] 王阿根. 西门子S7-200 PLC编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2011.11.[9] 怀利敏,彭志刚,周江涛. 基于PLC变频控制系统在反渗透海水淡化装置中的应用[J]. 自动化与仪器仪表,2011,03:81-83. [10] 张金男,赵殿礼,张春来. 基于PLC控制的船用智能化反渗透海水淡化装置[J]. 大连海事大学学报,2010,S1:217-218.[11] 房瑞栋.反渗透海水淡化控制系统设计[D].青岛.青岛大学.2013[12] 王淑英.S7-200西门子PLC基础教程[M].北京人民邮电出版社.2010[13] Sobana S, Panda R C. Modeling and control of reverse osmosis desalination process using centralized and decentralized techniques[J]. Desalination, 2014, 344: 243-251.[14] Peate B, García-Rodríguez L. Current trends and future prospects in the design of seawater reverse osmosis desalination technology[J]. Desalination, 2012, 284: 1-8.[15] S.Sobana, R.C.Panda, Development of a transient model for the desalination of sea/brackish water through reverse osmosis, Desalination and Water Treat. 51 (2013)2755–2767