一种船用液压布缆机电控系统的制作方法

1.本发明涉及布缆机技术领域，具体涉及一种船用液压布缆机电控系统。


背景技术：

2.布缆机是布缆船在实施海底电缆的敷设、打捞、维修不可或缺的设备，以液压驱动为主，其工作原理是由液压马达通过齿轮减速带动滚筒转动，实现缆绳的收缆与放缆。
3.现有技术中，拖缆机上的滚筒所配置的缆绳长度一般都有一千多米，缆绳缠绕层数可达到十层左右，布缆机是拖缆机的配套设备，其安装在船艉靠近滚筒的地方，在拖缆机收缆和放缆的过程中，布缆机带动缆绳沿滚筒轴向左右移动，使缆绳能够整齐的排列在滚筒上。
4.布缆机作业时海上工况复杂多变，海底电缆又价格昂贵不容有闪失，控制布缆机随时调整布缆速度和布缆张力是布缆作业的关键。
5.目前布缆机普遍依靠操作人员配合船舶动力定位系统手动调整布缆机的布缆速度和布缆张力，操作过程繁琐，反应慢，误操作概率高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种船用液压布缆机电控系统，通过可编程控制器的编程，接收数据采集模块获取的排量信号和压力信号，准确控制液压油泵的流量和压力，可分别在定张力和定余量模式下，实现布缆机机体自动跟随电缆张力和船速自动布缆。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种船用液压布缆机电控系统，包括可编程控制器、操作站、数据采集模块、液压油泵和布缆机机体；
9.可编程控制器包括cpu模块，cpu模块具有pn接口和dp接口；
10.数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述dp接口；
11.操作站通过以太网协议连接于所述pn接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块的采集信息从人机界面上显示出来，并同步向可编程控制器输入指令信息；
12.液压油泵接收可编程控制器的指令信息，控制液压油泵为布缆机机体的线缆传送提供定张力或定余量模式进行传送。
13.作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块包括第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元；
14.第一采集单元用于采集液压油泵的油压；
15.第二采集单元用于采集液压油泵的排量；
16.第三采集单元用于布缆机机体的布缆压力。
17.作为本发明进一步的方案：所述第一采集单元为压力传感器一，所述压力传感器一设置在液压油泵的管路中。
18.作为本发明进一步的方案：所述第二采集单元为比例阀，所述比例阀设置在液压
油泵的管路出口处。
19.作为本发明进一步的方案：所述比例阀连接有可调电源，所述可调电源接收可编程控制器发送的控制指令对比例阀的开合进行控制。
20.作为本发明进一步的方案：所述第三采集单元为压力传感器二，所述压力传感器二设置在布缆机机体的输出端。
21.作为本发明进一步的方案：所述布缆机机体的输出端还设置有旋转编码器，通过所述旋转编码器获取布缆机机体的旋转线速度。
22.作为本发明进一步的方案：一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，在定余量模式下，所述布缆机机体的布缆速度为船速、余量及张力pid补偿值之和；
23.其中，余量为预设值，张力pid补偿值为海水深度与电缆每米重量的乘积与张力测量值之和。
24.作为本发明进一步的方案：一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，在定张力模式下，所述布缆机机体的布缆速度为布缆机的布缆速度的一半与张力pid补偿值之和；
25.其中，张力pid补偿值为海水深度与电缆每米重量的乘积与张力测量值之和。
26.作为本发明进一步的方案：所述张力测量值为压力传感器二的采集值。
27.本发明的有益效果：本发明的可编程控制器程序编写采用开放式以太网协议与布缆机辅助设备数据交换方便可靠，操作站的人机界面与可编程控制器通讯，读取可编程控制器数据显示整套系统运行状态，对可编程控制器写入数据更改整套运行状态，即可编程控制器程序可以通过接收船速以及海缆张力信号，自动控制布缆机跟随船速，张力变化，自动调整布缆速度。
附图说明
28.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
29.图1是本发明流程图的示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1所示，本发明为一种船用液压布缆机电控系统，包括可编程控制器、操作站、数据采集模块、液压油泵和布缆机机体；
32.可编程控制器包括cpu模块，cpu模块具有pn接口和dp接口；
33.数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述dp接口；
34.操作站通过以太网协议连接于所述pn接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块的采集信息从人机界面上显示出来。
35.数据采集模块包括第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元，第一采集单元用于采集液压油泵的油压；第二采集单元用于采集液压油泵的排量；第三采集单元用于布缆机机体的布缆压力；
36.具体的：
37.第一采集单元包括但不限于压力传感器一；
38.第二采集单元包括但不限于比例阀；
39.第三采集单元包括但不限于压力传感器二。
40.可编程控制器接收操作站的控制指令和数据，可编程控制器控制软启动装置的启停，从而使软启动装置驱动液压油泵，使液压油泵电机给液压系统提供动力；
41.其中，在液压油泵的管路出口处安装比例阀，比例阀通过可调电源控制比例阀的开合行程；
42.通过可编程控制器输出0-10v模拟量信号控制可调电源线性输出0-3a电流，电流通过比例阀线性控制比例阀的开合，通过比例阀的开合控制液压油泵的排量(液压油泵排量控制布缆机液压马达旋转速度)。
43.进一步的，在布缆机机体的输出端设置有旋转编码器，通过旋转编码器输出脉冲给可编程控制器，通过计算得出布缆机机体的旋转线速度，布缆机机体的线速度与船速进行pid计算，从而控制液压油泵排量使布缆机机体的速度始终在船速附近，跟随船速自动调整；
44.具体的：定余量模式下布缆机机体的布缆速度＝(船速+余量)+张力pid补偿值。
45.在一个具体实施例中，在液压油泵的管路中设置有压力传感器一，压力传感器一用于获取液压泵站的压力并输出电信号传给可编程控制器；
46.在布缆机机体的输出端还设置有压力传感器二，通过压力传感器二获取布缆机机体在布缆时受到的拉力，经过计算转化为布缆机机体上电缆所受的拉力，测得的电缆拉力与操作站设置的拉力进行pid计算，从而控制液压油泵排量，保证电缆上的拉力始终在设定拉力附近，不会超过电缆所能承受的拉力极限；
47.其中，定张力模式下布缆机机体的布缆速度＝布缆机的布缆速度的50％+张力pid补偿值；
48.进一步的，张力pid补偿值＝海水深度*电缆每米重量+张力测量值，张力测量值为压力传感器二的采集值。
49.本发明的核心点在于：通过可编程控制器的编程，接收数据采集模块获取的排量信号和压力信号，准确控制液压油泵的流量和压力，可分别在定张力和定余量模式下，实现布缆机机体自动跟随电缆张力和船速自动布缆。
50.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种船用液压布缆机电控系统，其特征在于，包括可编程控制器、操作站、数据采集模块、液压油泵和布缆机机体；可编程控制器包括cpu模块，cpu模块具有pn接口和dp接口；数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述dp接口；操作站通过以太网协议连接于所述pn接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块的采集信息从人机界面上显示出来，并同步向可编程控制器输入指令信息；液压油泵接收可编程控制器的指令信息，控制液压油泵为布缆机机体的线缆传送提供定张力或定余量模式进行传送。2.根据权利要求1所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述数据采集模块包括第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元；第一采集单元用于采集液压油泵的油压；第二采集单元用于采集液压油泵的排量；第三采集单元用于布缆机机体的布缆压力。3.根据权利要求2所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述第一采集单元为压力传感器一，所述压力传感器一设置在液压油泵的管路中。4.根据权利要求2所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述第二采集单元为比例阀，所述比例阀设置在液压油泵的管路出口处。5.根据权利要求4所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述比例阀连接有可调电源，所述可调电源接收可编程控制器发送的控制指令对比例阀的开合进行控制。6.根据权利要求2所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述第三采集单元为压力传感器二，所述压力传感器二设置在布缆机机体的输出端。7.根据权利要求1所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述布缆机机体的输出端还设置有旋转编码器，通过所述旋转编码器获取布缆机机体的旋转线速度。8.一种根据权利要求1-7任一项所述船用液压布缆机电控系统,其特征在于，在定余量模式下，所述布缆机机体的布缆速度为船速、余量及张力pid补偿值之和；其中，余量为预设值，张力pid补偿值为海水深度与电缆每米重量的乘积与张力测量值之和。9.一种根据权利要求1-7任一项所述船用液压布缆机电控系统,其特征在于，在定张力模式下，所述布缆机机体的布缆速度为布缆机的布缆速度的一半与张力pid补偿值之和；其中，张力pid补偿值为海水深度与电缆每米重量的乘积与张力测量值之和。10.根据权利要求9所述的一种船用液压布缆机电控系统,其特征在于，所述张力测量值为压力传感器二的采集值。

技术总结
本发明公开了一种船用液压布缆机电控系统，包括可编程控制器、操作站、数据采集模块、液压油泵和布缆机机体；可编程控制器包括CPU模块，CPU模块具有PN接口和DP接口；数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述DP接口；操作站通过以太网协议连接于所述PN接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块的采集信息从人机界面上显示出来，并同步向可编程控制器输入指令信息；液压油泵接收可编程控制器的指令信息，控制液压油泵为布缆机机体的线缆传送提供定张力或定余量模式进行传送；本发明能够分别在定张力和定余量模式下，实现布缆机机体自动跟随电缆张力和船速自动布缆。速自动布缆。速自动布缆。


技术研发人员：朱守政 戚明智
受保护的技术使用者：合肥神马科技集团有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/25