基于PLC的电解法处理船舶压载水自动控制系统的设计

摘要

船舶压载水中携带的外来物种会对海域原有的生物群落和生态系统的稳定性构成极大的威胁,对全球海洋健康造成极大的危害。本文参照压载水管理系统认可导则(G8),设计了一套基于PLC的电解法处理压载水的自动控制系统。
　　 本文在分析研究电解海水消毒机理基础上进行了电极材料的选取以及电解槽总电流、电流密度、电极尺寸、极距和槽电压的计算。槽电压计算主要包括理论分解电压、阴阳电极过电位、电解液电阻的电压降、金属导线以及接触电阻的电压降。在槽电压计算结果以及移相全桥ZVSPWMDC-DC变换器原理分析研究的基础上进行了用于电解处理压载水开关电源主电路、控制电路以及补偿网络的设计与参数计算。建立了DC-DC变换器的小信号模型以及开关电源系统的MATLAB/Simulink频域和时域仿真模型,以便研究开关调节系统的控制性能。在设计完电解处理船舶压载水系统的管路结构后,采用西门子系列PLC以及组态软件WinCCflexible设计了压载水处理自动控制系统以及人机界面,从而实现对系统的自动控制、在线监控和远程操作。
　　 本文运用MATLAB/Simulink仿真软件对建立好的开关电源调节系统的模型进行仿真验证,结果表明所设计开关电源能够实现ZVS关断,并且系统的控制性能、输出电压和电流等都能满足所需要求。对于整个压载水处理系统,本文运用PLCSIM与WinCCflexibleRuntime仿真软件进行系统的联合调试,从而在线模拟出系统运行时的实际效果。