船舶艏侧推，即艏侧推进器，是装在船舶首部的特种推进器，用来提高船舶的操纵性，能精确保持船位。
随着现代航运事业以及造船新技术的快速发展，船舶也走向大型化、智能化。而对于船舶也有越来越高的机动性能要求，侧推装置在船上的应用也越来越广泛。侧推装置大大增强了船舶的机动性，船舶在做靠离码头或穿越狭窄水道等机动航行时的安全系数显著提高。
艏侧推多采用可变螺距浆叶。作用是便于停靠码头，不需要拖船协助。艏侧推装置除了可变螺距浆外，还包括：电机或油马达，变距泵组，重力油泵。也有采用定距桨叶的艏侧推。
侧推器由柴油机、电力、液压等驱动方式，配合定距桨或液压伺服变距桨组成推进单元。侧推由大功率恒速电机驱动、螺旋桨螺距控制基于比例换向阀和变量液压泵，并通过PLC进行随动控制。装置如果有线路浮接，仪表损坏，测量电位器失效等电气故障；液压阀件卡阻等机械故障都会引起螺距控制无响应的现象。
综上所述：侧推装置有四大部分组成：指令单元、总控制单元、电力驱动单元和液压伺服单元。指令单元发出指令，反馈器将反馈信号传给总控制单元，总控制单元经比较分析后输出控制信号控制电力驱动单元的启停和液压伺服单元动作。
1.1 电力驱动单元
电力驱动单元也就是电机起动柜，主要是通过PLC控制主电机以及辅机的启停，对电机进行过载保护和热保护等其他连锁保护，监控主电机以及油泵电机的运行状态，并将这些状态发送给总控制单元。主机也就是侧推起动器的主电机，辅机包括油泵电机、海水泵、风机，由此可见，起动柜的控制对象都为三相异步电机。主电机规格：电制AC440V×50HZ×3φ，功率250KW，额定电流399A，额定转速1478r/min，电机为连续工作制。油泵电机规格：电制AC415V×50HZ×3φ,功率2.2KW，额定电流4.8A，额定转速1420 r/min,由于主电机功率较大，采用变压器降压启动，油泵电机可以直接起动
由于船舶的特殊性，侧推起动柜有2种控制方式：驾驶室控制、机旁控制。在控制柜的柜门上有一个控制位置转换开关，可以选择控制方式。在起动主电机前，需要现选择控制方式，然后起动辅机，只有辅机起动运行后，才能起动主电机。当需要停止侧推系统的时候，需要先停止主电机，再停止辅机，
1.2 控制回路
1）主电机起动控制回路及起动互锁（起动互锁回路至少应包括以下状态）
（a）桨角：零位 ； （b）重力油箱油位：正常；
（c）油泵低压： 正常； （d）辅机（风机，油泵，海水泵） ： 运转 ；
（e）发电机运转 ： 运转；
（2）主电机急停回路
仅当按下“紧急停止按钮”时主电机紧急停止，以下状态不允许停：
（a）油泵低压；（b）重力油箱低油位；
（3）油泵电机、主电机及起动器用防潮加热器控制回路；
（a）当油泵电机运转时，其防潮加热器自动停止； （b）当主电机运转时，主电机防潮加热器及起动器防潮加热器自动停止。
（4）顺序控制试验回路：【风机+油泵+海水泵】→侧推
方案确定及产品硬件配置
经分析我们可以得知，系统共有数字量输入信号24个，数字量输出信号20个，无模拟量输入输出信号。我们选择了性价比最高的配置，即1个CPU 226C DC/DC/（6ES7 216-2BD23-0XB0），1个EM223（6ES7 223-1PH22-0XA8）。
|
S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。 1、S7-200 CPU的类型
从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型PLC发展至今，大致经历了两代： 2、S7-200 CPU 22X 系列技术性能 CPU 22X 主机的技术指标如表2-1所列。 表2-1 CPU 22X 系列的技术指标
由表2-1可知，CPU 22X 系列具有不同的技术性能，使用于不同要求的控制系统： 2.1.2 S7-200 CPU 22X 的电源
对于每个型号，西门子厂家都提供24V DC和120V/240VAC两种电源供电的CPU类型。可在主机模块外壳的侧面看到电源规格。 表2-2 S7-200系列CPU的电源
注：表2-2中的电源／输入／输出类型的含义，如为 DC/DC/DC，则表示电源、输人类型为24VDC，输出类型为24VDC晶体管型。如为 AC/DC/继电器，则表示电源类型为220VAC，输入类型为24VDC，输出类型为继电器型。 CPU 22X 电源供电接线图如图2-3所示。
图（a）直流供电 图（b）交流供电 图2-3 CPU 22X 电源供电接线图 ● 在安装和拆除S7-200之前，必须确认该设备的电源已断开， 并遵守相应的安全防护规范。如果在带点情况下对S7-200及相关设备进行安装或接线有可能导致电击和设备损坏。 2.1.3 S7-200 的工作方式 （1） S7-200的工作过程
S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。S7-200的工作过程如图4所示。在一个扫描周期中，S7-200主要执行下列五个部分的操作：
S7-200有两种操作模式：停止模式和运行模式。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作模式。
S7-200主机配置的输入接口是数字信号输入接口。为了提高抗干扰能力，输入接口均有光电隔离电路，即由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。 2.1.5 S7-200 CPU的扩展模块 当主机的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，通常要进行I/O的扩展。I/O扩展包括I/O点数的扩展和功能模块的扩展。不同的CPU有不同的扩展规范， 它主要受CPU的寻址能力限制。在使用时可参考西门子S7-200的系统手册。 （1）数字量 I/O 扩展模块
常用的数字量输入／输出扩展模块有三类，即输入扩展模块、输出扩展模块、输入/输出扩展模块。S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块如表2-3所列。
（2）、特殊功能扩展模块 当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以连接扩展模块，利用这些扩展模块进一步完善CPU的功能。常用的扩展模块有两类，即模拟量输入／输出扩展模块、特殊功能模块。模拟量扩展模块类型如表2-4所列。 表2-4 模拟量扩展模块型号及用途
S7-200 主机的特殊功能模块有多种类型，例如：功能模块有EM253位置控制模块、EM277 Profibus-DP模块、EM241调制解调器模块、CP243-1以太网模块、CP243-2 AS-I接口模块等。 （3）I/O 点数扩展和编址
S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。 表2-5 各模块的编址
● 同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。 表2-6 数据长度和数值范围
● 实数的格式
实数（浮点数）由32位单精度数表示，其格式按照ANSI/IEEE 754-1985标准中所描述的形式。实数按照双字长度来存取。对于S7-200来说，浮点数精确到小数点后第六位。因而当使用一个浮点数常数时，最多可以指定到小数点后第六位。 2.2.2 常数 在S7-200的许多指令中，都可以使用常数值。常数可以是字节、字或者双字。S7-200以二进制数的形式存储常数，可以分别表示十进制数、十六进制数、ASCII码或者实数（浮点数）。S7-200指令中的常数表示法如表2-7所示。 2.2.3 寻址方式
在S7-200系列中，寻址方式分为两种：直接寻址和间接寻址。直接寻址方式是指在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据。间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据，使用前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址存取数据。本书仅介绍直接寻址。 1）位寻址 位寻址是指按位对存储单元进行寻址，位寻址也称为字节．位寻址，一个字节占有8个位。位寻址时，一般将该位看作是一个独立的软元件，像一个继电器一样，看作它有线圈及常开、常闭触点，且当该位置1时，即线圈“得电”时，常开触点接通，常闭触点断开。由于取用这类元件的触点只是访问该位的“状态”，因此可以认为这些元件的触点有无数多对。字节.位寻址一般用来表示“开关量”或“逻辑量”。I3.4表示输入映像寄存器3号字节的4号位。位寻址的表示方法如图2-7所示。
图2-7 位寻址方式举例 位寻址的格式：［区域标识］［字节地址］.［位地址］ 2）字节寻址（8 bit）
字节寻址由存储区标识符、字节标识符、字节地址组合而成。如VB100，其字节寻址方式如图2-8所示。 3）字寻址（16 bit）
字寻址由存储区标识符、字标识符及字节起始地址组合而成。如VW100，其字寻址方式如图2-8所示。 4）双字寻址（32 bit）
双字寻址由存储区标识符、双字标识符及字节起始地址组合而成。如VD100，其双字寻址方式如图2-8所示。
为使用方便和使数据与存储器单元长度统一，S7-200系列中，一般存储单元都具有位寻址、字节寻址、字寻址及双子寻址4种寻址方式。寻址时，不同的寻址方式情况下，选用同一字节地址作为起始地址时，其所表示的地址空间是不同的。 2. 3 S7-200系列PLC数据存储区及元件功能 1)、输入继电器 (I)
输入继电器用来接受外部传感器或开关元件发来的信号，是专设的输入过程映像寄存器。它只能由外部信号驱动程序驱动。在每次扫描周期的开始，CPU总对物理输入进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。输入继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映像寄存器中的数据。 2)、输出继电器（Q）
输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载，是专设的输出过程映像寄存器。它只能用程序指令驱动。在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器中的数值复制到物理输出点上，并将采样值写入，以驱动负载。输出继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器中的数据。 3) 变量存储区（V）
用户可以用变量存储区存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取变量存储区中的数据。 4)、位存储区（M）
在逻辑运算中通常需要一些存储中间操作信息的元件，它们并不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于继电器接触系统中的中间继电器。在S7-200系列PLC 中，可以用位存储器作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。一般以位为单位使用。 5)、 特殊标志位（SM）
特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过SM通知系统。特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。 6）、定时器区（T）
在S7-200 PLC中，定时器作用相当于时间继电器，可用于时间增量的累计。其分辨率分为三种：1ms、10ms、100ms。
在S7-200 CPU中，计数器用于累计从输入端或内部元件送来的脉冲数。它有增计数器、减计数器及增/减计数器3种类型。由于计数器频率扫描周期的限制，当需要对高频信号计数时可以用高频计数器（HSC）。
8）、高速计数器（HC)
9）、累加器（AC）
10）、局部变量存储区（L）
11)、顺序控制继电器存储区（S） 格式： AQW［起始字节地址］AIW4 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S7 200价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度较快，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，其性价比很高。而船舶侧推起动柜的现场工作环境比较恶劣，工作现场有很电磁干扰，电源波动，空气湿度也较大，对工业控制系统安全性和可靠性要求较高，能比较出色的完成控制任务。