CN104527931A - 一种限速放锚控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种限速放锚控制系统，采用检测控制装置和执行装置，检测控制装置与执行装置配接，检测控制装置包括接近开关和PLC控制单元，三个接近开关分别配接PLC控制单元；执行装置包括伺服泵起动器、伺服泵、电磁阀、伺服油缸和限速放锚控制面板，限速放锚控制面板与伺服泵起动器配连，伺服泵起动器与伺服泵配连，伺服泵配有伺服电机且与电磁阀配连并受控于电磁阀，电磁阀与伺服油缸配接。三个接近开关构成检测部分；一个接近开关装于锚链盘传动齿处用于检测锚链盘传动齿；两个接近开关装于刹车带处用于监测刹车带松开和闭合并起限位作用；当检测到刹车带松开时关闭电磁阀，避免伺服泵持续向伺服油缸打油造成的高压载荷影响液压单元的寿命。

Description

一种限速放锚控制系统

技术领域

 本发明属于海工锚领域，涉及电动锚机的控制装置，特别是一种限速放锚控制系统。

背景技术

中国专利文献CN201800875U公开的《船用锚链收放组合设备》（申请号：201020543843.3），其包括锚链卷筒装置、升降式导链滚轮装置和抛设弃链装置；所述锚链卷筒装置包括滚筒部件、滚筒支架和摆臂结构；所述升降式导链滚轮装置由固链机构部件和升降机构部件组成，所述固链机构部件由固定安装板和止链器构成；所述升降机构部件包括与一顶升油缸连接的导链转盘；所述抛设弃链装置包括基座，所述基座上通过销轴连接有翻转部件，所述翻转部件由叉架和压固部件构成，叉架上设有一止链装置，所述压固部件包括压固头，压固头位于叉架上远离止链装置的端部处，压固头的底部与基座之间设有拉簧和一摆臂液压缸。本实用新型可以实现自动控制锚链的收放，完成对锚链的弃链、起链或盘链过程的自动控制。但是，该船用锚链收放组合设备的设计者并没有考虑对于放锚的速度进行有效的控制问题，从而不可避免地会造成该船用锚链收放组合设备在使用过程中发生锚或锚链及相关部件的损坏，进而会影响整个设备的正常使用。

申请人在对现在的锚链装置（包括普通锚机、电动锚机等）的结构进行研究后发现，由于锚和锚链的下落具有类似自由落体性质，所以锚下水越深，下落速度就会越快。在进行深水抛锚作业时，当锚碰到坚硬的水底的瞬间，冲击力很大，容易对锚造成损伤。并且当下落速度过快时，锚链会在链轮上剧烈跳动，会造成“滑链跳槽”，同时还可能产生火花。这样的情况长期存在并任其发展，必定会给锚链装置的正常工作造成影响，锚链损坏严重时，会造成安全事故。所以申请人认为：有必要对于上述装置采用实时监测锚的下落速度的措施，以避免长时间剧烈摩擦所导致的锚机发热和烧损的现象发生。众所周知，锚机良好的运行状态是船舶航行安全的重要保障，所以对放锚速度的实时监测和采取的限速放锚动作的及时执行，便成为整个放锚环节中的重中之重。然而，据申请人所知，有关对锚链的放锚速度进行控制系统至今还没有被同领域的技术人员所提出，也没有对锚链的放锚速度进行控制的相关报道。

发明内容

   本发明的目的是，针对上述现有技术存在的不足，进行改进，提出并研究一种限速放锚控制系统。

本发明的技术解决方案是，采用检测控制装置和执行装置，检测控制装置与执行装置配接，其特征在于，检测控制装置包括三个接近开关、一个PLC控制单元，三个接近开关分别与PLC控制单元连接；执行装置包括伺服泵起动器、伺服泵、电磁阀、伺服油缸和限速放锚控制面板，限速放锚控制面板与伺服泵起动器相连，伺服泵起动器与伺服泵配连，伺服泵配有伺服电机，伺服泵与电磁阀相连且受控于电磁阀，电磁阀与伺服油缸连接在一起。

其特征在于，所述的伺服油缸为伺服刹车油缸。

其特征在于，所述的三个接近开关构成检测部分；其中，一个接近开关安装于锚链盘传动齿处用于检测锚链盘传动齿的转动速度；另外两个接近开关安装于刹车带处分别用于监测刹车带松开和闭合状态，同时起到限位作用；当接近开关检测到刹车带松开时关闭电磁阀，使伺服泵停止工作，避免伺服泵持续向伺服油缸打油造成的高压载荷影响整个液压单元的寿命。

其特征在于，所述的PLC控制单元内包含CPU芯片和具有高速计数功能的模块单元，具有高速计数功能的模块单元用于处理安装于锚链盘传动齿处的接近开关采集的信号，通过PLC控制单元中的控制程序计算锚链下降速度，再由PLC控制单元输出决定电磁阀状态，使电磁阀控制刹车带的闭合或松开，从而达到限速放锚。

其特征在于，具有高速计数功能的模块单元包括有数字量输入输出模块和高速计数模块。

其特征在于，伺服泵起动器用于伺服泵的起停控制，伺服泵起动器上设有“本地-遥控”两档旋钮，当旋钮指向“本地”时，只能在伺服泵起动器上实现对伺服泵的起停控制，当旋钮指向“遥控”位置时，限速放锚控制面板就具有伺服泵的起停权限。

其特征在于，所述的高速计数模块可以通过相应的接近开关采集锚链传动齿的转动速度，根据程序可以计算出锚的下降速度。

其特征在于，伺服刹车油缸通过油缸推拉杆实现刹车带的闭合或松开。

其特征在于，接近开关采用电容式开关。

本发明的创新点在于，没有使用造价昂贵且安装要求高的编码器等元件，而是采用两线制接近开关并通过PLC控制单元中的具有高速计数功能的模块单元所采用的高速计数模块进行数据采集，通过PLC控制单元的控制程序实现数据的处理及限速动作的控制，从而在保证电动锚机安全运行的前提下，实现电动锚机的限速放锚。

本发明的优点是，设计新颖、制作成本低，结构合理，容易实施，使用方便，安全可靠，性能稳定。本发明用于电动锚机的限速放锚控制。本发明通过数据采集及控制程序实现对锚下降速度的范围控制，即实现速度过快时（V＞18m/min）刹车，速度满足（V<13m/min）要求后松开刹车，从而实现电动锚机的限速放锚。

附图说明

图1、本发明的基本结构示意图。

图2、本发明的伺服务泵起动器的启动原理图。

图3 、本发明的PLC控制单元的控制原理图。

图4 、本发明的PLC控制单元采用的高速计数模块与安装在于锚链盘传动齿处的接近开关配接原理图。

图5、本发明采用的限速放锚控制面板示意图。

图6、本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面，根据附图，详细描述本发明的实施例。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明采用检测控制装置和执行装置，检测控制装置与执行装置配接，检测控制装置包括三个接近开关、一个PLC控制单元，三个接近开关分别与PLC控制单元配接。执行装置包括一个伺服泵起动器、一个伺服泵、一个伺服电机、一个伺服油缸、一个限速放锚控制面板和电磁阀组。伺服泵起动器与伺服泵配连，伺服泵配接伺服电机。伺服泵配连电磁阀组，电磁阀组配接伺服油缸。伺服油缸为伺服刹车油缸。电磁阀组由电磁阀构成，伺服泵配连电磁阀组中的电磁阀。

伺服泵起动器与限速放锚控制面板配连，并受控于限速放锚控制面板。

所述的三个接近开关构成检测部分；其中，一个接近开关安装于锚链盘传动齿处用于检测锚链盘传动齿的转动速度；另外两个接近开关安装在刹车带处用于分别监测刹车带的松开状态和刹车带的闭合状态，同时起到限位作用；当检测到刹车带松开时关闭电磁阀组中的电磁阀，使伺服泵停止工作，避免伺服泵持续向伺服油缸打油造成的高压载荷影响整个液压单元的寿命。安装于锚链盘传动齿处的一个接近开关称为锚链盘传动齿检测开关。安装在刹车带处用于监测刹车带的松开状态的一只接近开关称为刹车带松开检测开关，即图3中的S1。安装在刹车带处用于分别监测刹车带的闭合状态的另一只接近开关称为刹车带闭合检测开关，即图3中的S2。图3中的S3称为限速放锚控制按钮。限速放锚控制按钮安装在控制面板上。刹车带松开检测开关、刹车带闭合检测开关、锚链盘传动齿检测开关与PLC控制单元配接。锚链盘传动齿检测开关与PLC控制单元采用的高速计数模块配接。

所述的PLC控制单元内包含CPU芯片和具有高速计数功能的模块单元，具有高速计数功能的模块单元用于处理接近开关采集的信号，通过PLC内的控制程序计算锚链下降速度，再由PLC控制单元输出决定电磁阀状态，使电磁阀控制刹车带的闭合或松开。

伺服泵起动器用于伺服泵的起停控制，伺服泵起动器上设有“本地-遥控”两档旋钮，当旋钮指向“本地”时，只能在伺服泵起动器上实现对伺服泵的起停控制，当旋钮指向“遥控”位置时，限速放锚控制面板就具有伺服泵的起停权限。伺服务起动器采用断路器、接触器、热继电器、变压器及开关组成。开关采用两档选择开关。

伺服刹车油缸通过油缸推拉杆实现刹车带的闭合或松开。接近开关采用电容式开关。

具有高速计数功能的模块单元包括有数字量输入输出模块和高速计数模块。锚链盘传动齿检测开关与PLC控制单元中具有高速计数功能的模块单元采用的高速计数模块配接。

PLC控制单元中所使用的PLC（可编程控制器）的品牌均为ABB，其中CPU芯片型号为PM572,数字量输入输出模块型号为DX571，8DI/8DO，高速计数模块型号为DC551-CS31。

伺服泵起动器中断路器型号为MS116-6.3，接触器型号为A9-30-10220V/60HZ，热继电器型号为TA25DU6.5，两档选择开关为C2SS2-10B-10。伺服电机额定功率为4KW，额定电流为5.26A，采用直接启动，380V “Y”型运行方式。

如图5所示，限速放锚控制面板装有三个按钮和一个旋钮，旋钮为“本地-遥控”两档旋钮，按钮采用带指示灯的按钮，带指示灯的按钮包括：远程启动按钮、远程停止按钮和限速放锚启动按钮。指示灯型号为LB7P-1T04G；按钮型号分别为：LB7B-M1T1S，LB7B-M1T1R，LB7B-M1T1G。

如图6所示，本发明工作的控制流程如下：

步骤1：

1）当伺服泵起动器操作权限为“本地”时，按下启动按钮，伺服泵启动，由于限速放锚功能还未启动，电磁阀未得电，液压油流回主油箱，伺服刹车油缸处于自复位位置，锚链盘处于静止状态。

2）当伺服泵起动器操作权限为“遥控”功能时，限速放锚控制面板上“远程启动”按钮的指示灯亮起，按下“远程启动”按钮，伺服电机启动，但是由于限速放锚功能还未启动，电磁阀未得电，液压油流回主油箱，伺服刹车油缸处于自复位位置，锚链盘处于静止状态。

步骤2：

当外部条件满足限速放锚条件时，按下限速放锚控制面板上“限速放锚启动”按钮，限速放锚功能启动，此时控制伺服泵的电磁阀得电，伺服刹车油缸克服弹簧拉力做功，刹车带处于松开状态，锚和锚链开始下落。

步骤3，锚和锚链克服阻止其运动的摩擦力和水的浮力做加速运动，位于锚链盘传动齿处的接近开关即锚链盘传动齿检测开关采集信号，并将所采集的信号传送给PLC控制单元进行处理，该信号经PLC控制单元处理得出锚和锚链速度，当速度大于18m/min时，PLC控制单元的数字量输入输出模块DX571输出使执行元件动作的指令，电磁阀的线圈失电，伺服刹车油缸在弹簧拉力作用下进行自复位，刹车带慢慢抱紧锚链盘。

步骤4，当刹车带抱紧力、阻止锚和锚链运动的摩擦力以及水的浮力之和大于已经放出的锚链和锚的重力之和时，锚开始做减速运动，当下落速度小于13m/min时，电磁阀再次得电，伺服刹车油缸开始补油，刹车带松开，锚和锚链开始加速下落。

如此往复步骤3和步骤4，将锚和锚链下落速度维持在13m/min—18m/min内，达到限速放锚的目的，直到人工干预。

所述的人工干预是：再按一下限速放锚控制面板上“限速放锚启动”按钮，即取消限速放锚功能。

以上所述实施例只为说明本发明的技术构思及实现本发明的基本要点，其目的在于让理解本发明技术解决方案的本领域的技术人员能够了解本发明涵盖的技术内容，并据以实施，并不能以此来限制本发明提出的技术解决方案涵盖的保护范围。凡根据本发明提出的实质技术内容所做的等效变换方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种限速放锚控制系统，采用检测控制装置和执行装置，检测控制装置与执行装置配接，其特征在于，检测控制装置包括三个接近开关、一个PLC控制单元，三个接近开关分别与PLC控制单元连接；执行装置包括伺服泵起动器、伺服泵、电磁阀、伺服油缸和限速放锚控制面板，限速放锚控制面板与伺服泵起动器相连，伺服泵起动器与伺服泵配连，伺服泵配有伺服电机，伺服泵与电磁阀相连且受控于电磁阀，电磁阀与伺服油缸连接在一起。

2.根据权利要求1 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，所述的伺服油缸为伺服刹车油缸。

3.根据权利要求1所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，所述的三个接近开关构成检测部分；其中，一个接近开关安装于锚链盘传动齿处用于检测锚链盘传动齿；另外两个接近开关安装于刹车带处分别用于监测刹车带松开和闭合状态，同时起到限位作用；当检测到刹车带松开时关闭电磁阀，使伺服泵停止工作，避免伺服泵持续向伺服油缸打油造成的高压载荷影响整个液压单元的寿命。

4.根据权利要求1 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，所述的PLC控制单元内包含CPU芯片和具有高速计数功能的模块单元，具有高速计数功能的模块单元用于处理安装于锚链盘传动齿处的接近开关采集的信号，通过PLC控制单元中的控制程序计算锚链下降速度，再由PLC控制单元输出决定电磁阀状态，使电磁阀控制刹车带的闭合或松开，从而达到限速放锚。

5.根据权利要求4 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，具有高速计数功能的模块单元包括有数字量输入输出模块和高速计数模块。

6.根据权利要求1 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，伺服泵起动器用于伺服泵的起停控制，伺服泵起动器上设有“本地-遥控”两档旋钮，当旋钮指向“本地”时，只能在伺服泵起动器上实现对伺服泵的起停控制，当旋钮指向“遥控”位置时，限速放锚控制面板就具有伺服泵的起停权限。

7.根据权利要求1 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，所述的高速计数模块可以通过相应的接近开关采集锚链传动齿的转动速度，根据程序可以计算出锚的下降速度。

8.根据权利要求2 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，伺服刹车油缸通过油缸推拉杆实现刹车带的闭合或松开。

9.根据权利要求1 所述的一种限速放锚控制系统，其特征在于，接近开关采用电容式开关。