基于PLC的多用途装填控制系统的设计

王 华，贺旭光

（中船重工集团公司第713 研究所，河南 郑州 450015）

0 引言

随着现代舰船对舰载武器的作战效能的要求越来越高，多用途装填设备成为现代舰载武器的发展趋势。受舰船安装空间环境影响，实现一种装填设备为多种武器系统提供弹药，就能有效解决该问题。本文介绍基于S7-200 系列的PLC 来实现对多用途装填设备的控制。

1 多用途装填系统功能介绍（系统组成及其工作过程）

本装填系统是多用途弹药输送装置，具有提、退、补、卸A 型弹和补、卸B 型弹等多种功能，可以完成A型弹在主炮炮位甲板（1 甲板）－主炮转运间甲板（2 甲板）－弹药舱甲板之间（3 甲板）进行输送；以及B 型弹在主炮炮位甲板（1 甲板）－弹药舱甲板（3 甲板）之间进行输送的功能。在主炮固定方位角（当输送B 型弹时，B 型弹发射装置需固定旋回角和高低角）条件下，利用战前准备、战斗间隙或日常训练时间，完成如下功能：

（1）提（扬）弹：将弹药舱甲板的A 型弹经由A 型弹通道 （小通道） 输送到主炮转运间甲板。

（2）退弹：将主炮转运间甲板的A 型弹经由A 型弹通道 （小通道） 输送到弹药舱甲板。

（3）补弹：将主炮炮位甲板的A 型弹经由A 型弹通道（小通道）输送到弹药舱甲板或主炮转运间甲板；或者将主炮炮位甲板的B 型弹经由B 型弹通道（大通道）输送到弹药舱甲板。

（4）卸弹：将弹药舱甲板或主炮转运间甲板的A 型弹经由A 型弹通道（小通道）输送到主炮炮位甲板；或者将弹药舱甲板的B 型弹经由B 型弹通道（大通道）输送到主炮炮位甲板。

2 PLC 控制系统设计

2.1 控制系统硬件组成和设计

多用途装填控制系统采用PLC 控制，该控制系统具有工作方式及工况选择、弹位显示、操作提示、电气联锁、自动定位和紧急停机等功能。电动操作时，在控制系统的控制下，完成提弹、退弹、补弹、卸弹等工况。图1 为多用途装填机电气系统配置图，其主要设备有控制箱、配电箱、接线箱、甲板操作盒、弹仓控制盒、传感器、执行器件等。

图1 多用途装填电气系统配置图Fig.1 Multi-purpose loading control system configuration diagram

该控制系统的PLC 控制元器件选用S7-200 系列产品中的CPU226 主控模块，该模块有24 点输入，16 点输出，可以满足系统的I/O 点数要求。该控制系统主要控制装填电机的启/停和正/反转。在主电路的设计过程中，主要考虑以下几个方面因素： 装填电机的过热、过载和过流保护；导线截面积与电路电流的对应匹配关系；多处设置急停按钮。S7-200 模块化结构设计使其具有良好的电磁兼容性、工业环境适应性和扩展性。

2.2 控制系统原理

该控制系统控制原理简单，技术成熟、可靠，其原理图如图2 所示，控制系统PLC 的部分I/O 信号如表1 所示。

控制系统实时检测各传感器状态，并根据不同工况下，多用途装填机的动作时序进行运算，根据运算结果控制各执行器件动作，完成相应控制功能。同时，控制过程中不断与正常工作状态进行比较，判定机构动作是否故障，出现故障时及时断开执行器件动作，并给出相应故障信息的提示。

图2 多用途装填控制系统部分原理图Fig.2 Part of multi-purpose loading control system schematic diagram

为了方便操作，提高安全可靠性，在多用途装填机需要人工操作的地方（弹药舱、转运间和1 甲板处）都设置有控制操作盒。在不同的工况情况下，需要相应的控制操作盒和主操作箱进行协调动作，完成相应的工作，并在主操作箱和每个控制操作盒上都设有紧急停机按钮，保证设备在任何部位出现故障或误操作时都能及时紧急停机。

表1 控制系统PLC 的部分I/O 信号表Tab.1 Part of PLC I/O signal table for control system

2.3 控制系统流程

根据多用途装填机的功能要求，首先系统开机进行自检，自检正常后，可进行装填控制系统路径工况的选择，多用途装填机可进行提、退、补和卸弹并实时检测系统信号状态，遇异常时点亮相关指示灯，严重时可自动停机，控制系统流程如图3 所示。

2.4 控制系统梯形图

根据多用途装填机控制系统流程图，采用PLC 控制系统梯形图，从而实现对多用途装填控制系统的控制。

多用途装填控制系统部分梯形图如图4 所示。

图3 控制系统流程图Fig.3 Flow chart of control system

图4 多用途装填控制系统部分梯形图Fig.4 Part of LAD for multi-purpose loading control system

3 结束语

基于S7-200 系列PLC 开发的多用途装填控制系统，具有操作简洁，实时监控等功能，实际应用表明，该控制系统性能稳定、安全可靠、易于维护，目前该设备已在某型舰船上投入使用。

[1] 李建兴. 可编程控制器应用技术[M].机械工业出版社，2004.

[2] 易泓可. 电气控制系统设计基础与范例（第2 版）[M].机械工业出版社，2008.

[3] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.S7-200 可编程控制器[M]. 机械工业出版社，2008.