了解阀门遥控系统的分类。另外通过“育鲲”轮辅机舱右后污水井阀BMV38、机舱低位海水箱通海阀CMV19及由阀门遥控引起的220V绝缘低等故障，介绍阀门遥控及液位遥测系统中电液驱动头和对LPUM-S液压系统进行MATLAB仿真分析，并提出单片机为核心的控制器的设计思路。最后对PLC控制进行部分程序设计，介绍PLC控制系统监控软件WinCC。
关键词阀门遥控 LPU 故障诊断 MATLAB仿真 PLC Abstract Valve Remote control and level gauging system is used to monitor the valve status and achieve remote operation.In the meantime,monitor the ships ballast water system,bilge water system and the ships draft,vertical and horizontal tilting state, measure tank level,temperature and so on.At present, the use of PLC as the core controller in valve remote control and level gauging system,which is valve control,data collecting and feedback,is being vigorously research and extension.Through the learning and analysis of YuKunsteamshipsvalve remote control and level gauging system,This thesisis mainly introducetheprinciple, composition andfunctionofthve remote control systems,tounderstandthe classification of valve remote control system.In addition,through the sewage wells valve BMV38 failure in auxiliary engine room,the cabin low level sea water valve CMV19 failure and 220V insulation low which is caused by the valve remote control system,to introduce electro-hydraulic drive head, analyze the LPUM-S hydraulic system by the MATLAB simulation tools,and promote the design ideas themicro-controller as the corecontroller,which is used in valve remote control system.Finally,designing of some parts of the PLC program and introduction of PLC control system monitoringsoftware,the WinCC. Keywords valve remote control LPU fault diagnose MATLAB Simulation PLC 第1章 绪论1 1.1 课题研究的背景及意义1 1.2 课题的相关技术及发展状况1 1.3 论文的主要内容2 第2章 阀门遥控及液位遥测系统概述2 2.1 阀门遥控及液位遥测系统介绍2 2.1.1 阀门遥控及液位遥测系统的功能2 2.1.2 阀门遥控系统的分类及选择2 2.2 “育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统组成和原理4 2.2.1 阀门遥控及液位遥测系统组成4 2.2.2 阀门遥控子系统及电液驱动头介绍4 2.2.3 液位遥测子系统及传感器简介11 2.2.4 阀门遥控及液位遥测系统的中间控制模块PLC及其工作原理11 第3章 基于PLC的阀门遥控及液位遥测系统故障分析与诊断12 3.1 阀门遥控系统中阀门电液驱动头的电气及液压分析12 3.1.1 阀门控制的电气分析12 3.1.2 LPUM-S系统液压原理分析17 3.2 带阀位指示器的开度阀单片机控制器设计20 3.3 阀门遥控故障诊断21 3.3.1 辅机舱右后污水井阀BMV38显示“故障”状态的原因分析21 3.3.2 机舱低位海水箱通海阀CWV19故障分析22 3.4 由阀门遥控系统引起的220V绝缘低报警原因分析23 第4章 系统PLC程序设计和通信及软件组态的分析26 4.1 系统PLC程序设计26 4.1.1 程序说明26 4.2系统PLC的通信及WinCC人机界面技术30 4.2.1 阀门遥控及液位遥测系统PLC间的通信30 4.2.2 阀门遥控及液位遥测系统WinCC人机界面设计31 结论32 致谢32 附录.液压执行机构33 “育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统的分析 第1章 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 随着航运业的发展以及船舶自动化程度的提高，阀门遥控及液位遥测系统开始得到广泛应用，不仅能减轻船员的工作负担，而且能提高船舶的运营效率和安全。阀门遥控及液位遥测系统主要用于监控阀门状态和实现遥控操作，同时监控船舶压载水系统、舱底水系统以及船舶吃水及纵横倾状态，测量水舱、油舱液位及温度等。目前，使用PLC作为核心控制器，进行阀门控制及数据采集与反馈的阀门遥控及液位遥测系统正得到大力研究和推广。
“育鲲”轮是大连海事大学投资建造的我国首艘自行开发设计、引进关键设备的专用航海教学实习船，该船采用了目前国际上先进的阀门遥控及液位遥测系统。它使用来自丹麦的DAMCOS公司开发阀门驱动和舱柜测量装置，并且基于先进可靠的西门子S7-200系列可编程逻辑控制器（PLC）控制技术，属于阀门电液分散控制系统。适用于海上严酷的环境，节省人力、操作可靠，体现了船舶自动化技术的先进性、安全性、可靠性和可扩充性。所以对“育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统的研究分析是我们船电专业海上实习的重点，对于今后提高船舶自动化水平、提高船舶营运安全和经济性都有着其重要的意义。
1.2 课题的相关技术及发展状况 阀门遥控及液位遥测系统中的技术主要包括电液分散式阀门遥控系统方案设计和开发；
阀位指示及液舱参数测量的研究；
信号采集与处理技术；
电液驱动头的设计制造；
模拟器的设计及阀门液压系统的仿真等。
阀门遥控及液位遥测系统的核心是电液驱动头与舱柜参数传感器。现在中国市场上有很多阀门驱动器的产品，比如Greenway公司的QT系列阀门驱动器，它用一个带有可调末端点的光学绝对值编码器替代了传统的机械式末端开关。
阀门遥控系统按驱动方式分有液压、电动、气动驱动三种。气动系统管路结构简单，不会对环境造成污染，但气动驱动头较大，不利安装，开关阀速度受气源压力波动影响大等，所以气动式已很少使用。电动式阀门机械效率低，成本高且不能用于浸液的环境，大部分油船、化学品船基本不能选用，所以船舶阀门遥控系统主要是液压方式。
目前，液位遥测系统也得到了快速发展。它根据现场传感器采集的电信号，来实现液舱参数的测量。现在船舶不仅要知道液舱的液位，还要随时监测舱内的温度、气体压力、液货密度、重量等参数，和船的压载、吃水、稳性、强度等各种状态以确保船舶装卸与航行的安全和液货质量，对测量精度、系统功能、可靠性都有大的要求。
测量液位的方法有多种，主要有压力传感器式、雷达式、浮子式、吹气式以及超声波式等。目前用于液位测量的方法主要是压力传感器式和雷达式。
1.3 论文的主要内容 经过对“育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统的学习和分析，本论文主要是为了介绍阀门遥控系统的原理、组成及功能，了解阀门遥控系统的分类。详细介绍“育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统中的电液驱动头，对液位遥测子系统只进行简单介绍。另外通过“育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统实例，对PLC控制进行原理分析。之后对辅机舱右后污水井阀BMV38、机舱低位海水箱通海阀CMV19及由阀门遥控系统引起的220V绝缘低等故障进行分析诊断，对LPUM-S液压系统进行MATLAB仿真分析。最后对整个系统进行程序设计和软件组态分析，并提出改进意见,包括阀的单片机控制器的设计，在程序设计中加入阀的安全保护，PLC间的通信，WinCC软件的介绍等。
第2章 阀门遥控及液位遥测系统概述 2.1 阀门遥控及液位遥测系统介绍 2.1.1 阀门遥控及液位遥测系统的功能 阀门遥控及液位遥测系统一般具有以下几个功能 （1）阀门遥控根据操作人员的要求，实现船舶阀门、泵等设备的遥控操作，并能实现阀门状态监测，实时显示遥控阀门的开关状态，对有开度控制要求的阀门除开度指示器外，还要实现阀门开度在计算机等终端上的显示。
（2）液舱遥测随时监测各个液体舱室的液位、温度、气体压力、油舱油液密度等变化情况；
自动测量船舶吃水、吃水差、横倾等数据。实现报警和参数的监测如液位、压力、温度、装卸率以及比重。实时计算船舶当前装载条件下船舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据。并能模拟计算船舶各种装载状态下的稳性数据，实现抗横倾，压载水平衡等功能。
（3）故障检测显示系统的各种数据信息和报警信息，检测硬件设备和各输入输出设备，当发生故障时，该系统能指示有关信息，供维修人员参考，也可以模拟故障树，在人机交互界面上就能进行故障的定位。
2.1.2 阀门遥控系统的分类及选择 阀门遥控系统按驱动方式可分为液压、电动、气动驱动三种，气动系统管路结构简单，不会对环境造成污染，但气动驱动头较大，不利安装，开关阀速度受气源压力波动影响大等，所以气动式已很少使用。电动式阀门机械效率低，成本高且不能用于浸液的环境，大部分油船、化学品船基本不能选用，所以船舶阀门遥控系统主要是液压方式。根据液压系统的不同构成主要分为阀门液压集中控制系统和阀门电液分散控制系统。
（1）阀门液压集中控制系统 阀门液压集中控制系统一般由控制台、液压泵站、电磁阀组、液压执行机构等部分组成如图2-1-1所示。该控制系统中所有阀门的开闭采用集