基于plc与组态系统控制可升降全回转推进器设计

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1、2015年8月机械设计与制造工程Aug．2015第44卷第8期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．44No．8DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．08．008基于PLC与组态系统控制可升降全回转推进器设计林浩，潘品锋(1．浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山316100)(2．扬帆集团股份有限公司，浙江舟山316100)摘要：根据新加坡忠利信公司的PARAGON号自航式浅海锡矿开采平台设计要求，对原有螺旋推进器(螺旋桨)进行改造，设计出一种新型的可升降全回转推进器。论述了该装置的机

2、械结构、电液控制回路组成，阐明远程电气控制的工作原理，分析其回转推进器的实现过程及主要功能，创造性地设计了一种新型的船舶推进器控制方法，可实现360。精确控制、推力无级变速、桨叶吃水深度调节。实际生产中证明，该套推进器及控制系统操作稳定，能效高、维修便捷，符合设计要求。关键词：全回转推进器；可编程序逻辑控制器；伺服控制；组态王中图分类号：TH137．51文献标志码：A文章编号：2095—509X(2015)08—0034—05近年来，随着船舶自动化程度的不断提高，全连接轴等机械传动机构带动桨叶旋转。整机通过回转推进器(以下简称舵桨)越来越受到推崇⋯，全回转支撑轴承安装

3、于船艉机舱内，由伺服电机驱其舵桨合一的机械性能大幅度提升了船舶行驶、停动回转轴承实现舵桨的全回转。为了调节桨叶吃泊等的灵活性，在大型船舶中表现得尤为突出。由水深度和便于检测、维修，创新性地增加了升降机于其特殊的机械结构，舵桨角度控制和转速调节具构，舵桨整体可实现垂直方向lm范围内的升降及有不同于以往传统船舶的控制流程，各大造船厂所90。范围内的水平旋转，其结构示意图如图1所示。采用的控制方法大同小异。目前，运用较多的机舱1．1桨叶动力内现场指令控制为人工传递、执行指令，导致指令桨叶的液压执行机构为舵桨顶部的高速液压执行存在时间滞后，在一定程度上限制了舵桨的灵马达，上齿

4、轮箱为双向输入，液压马达可直立安装，活性，也与舵桨设计的初衷相违背。也可水平安装，依据现场工况自行选择。对液压马在对新加坡忠利信公司的浅海采矿平台推进达回路中液压站的泵组进行了特殊设计：改造原有器进行改造时，设计了一种基于PLC与组态系统变量泵，加装步进电机实现液压泵变量调节，通过控制的可升降全回转推进器。其主控设备安装在控制泵组的流量，实现舵桨动力数字化控制。距离机舱150m处的驾驶室，使用型号为台达1．2回转机构DVP一12SSA2的PLC作为控制数据处理模块，将舵桨整机安装于船尾机舱底部，使用四点接触以往的人工传递、执行指令转化为数字通讯，使用式回转支承轴承，其

5、直径为1500mm。回转轴承组态触控型人机交互界面反馈指令执行结果，进行为内圈滚齿的全回转轴承，伺服电机经两级行星减舵位角度、桨叶功率等的数据显示，实现舵桨的数速箱，与全回转轴承内齿啮合驱动舵桨，每台舵桨字化控制。使用两台伺服电机驱动，一方面提高电机回转扭矩，另一方面消除回转回程误差。回转机构整体使1机械结构用8．8级高强度螺栓均布紧固在机舱底部。该推进器由桨叶传动机构、回转机构和升降机1．3升降结构构3部分组成。主机将动力传至液压系统，再经液在舵桨的左右两侧安装机体升降油缸，配合油压系统远程传至舵桨上齿轮箱，通过上下齿轮箱和缸行程开关测定舵桨的实时高度，实现螺旋桨桨

6、叶收稿日期：2015—07—02作者简介：林浩(1979一)，男，浙江舟山人，浙江海洋学院硕士研究生，主要研究方向为机械装备结构设计。·34·2015年第8期林浩：基于PLC与组态系统控制可升降全回转推进器设计Ol2345l一上齿轮箱；2一I轴ⅣV；3一回转驱动电机；4一主轴吊瓦；5一立轴回转支撑法兰；6一立轴箱体；7一自润滑泵叶片；8一Ⅱ轴；9一Ⅲ轴；lO一桨叶；1l一导流罩；12～桨叶密封组件；13一下齿轮箱；14一轴；l5一箱体密封组件图1整体部件装配示意图(水平放置)吃水深度数字化调节。螺旋桨吃水深度不同导致马达正转(螺旋桨推进)和停止2个工位。升降油对整船推

7、力作用点产生差异，这种差异在全船旋转缸搭载油缸限位传感器，实时监测舵桨高度和倾倒采矿时尤为明显，该装置配合桨叶检测控制机构，角度。实现舵桨推力作用点的最佳位置调节。在需要维螺旋桨液压回路各部件的主要功能为：单向阀护或者更换桨叶时，将螺旋桨传动部分整体水平放4防止油液倒流损坏变量泵，溢流阀4做系统背压置，就可以在船艉甲板上完成桨叶的维护及更换。和安全值设定，电液换向控制集成阀9为液压马达8和升降维修油缸l0切换高压油路。液压回路的2液压系统工作原理主要功能部件为电液换向控制集成阀9，该阀为叠可升降全回转推进器液压系统原理图如图2装阀，由先导式电磁换向阀