CN106681262A - 一种系留艇收放装置的电控系统 - Google Patents

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蒋群松
洪舒丰
潘家伟
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/10—Plc systems
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Abstract

本发明公开了一种系留艇收放装置的电控系统，包括：上位机；下位机，与上位机相连，用于输出模拟量和开关量信号控制变频器输与变频电机的转速和方向；伺服驱动器，连接在下位机，用于控制排线机构；变频器，连接在下位机，用于调整改变绞盘机构的速度；力矩电机控制器，连接在下位机，用于控制储缆桶与绞盘间的随动恒张力。本发明的有益效果在于，总体方案设计合理，特别首次在排线控制上采用了伺服控制，是一个创新与突破，不但有效的解决了问题，还使整个系统可靠性和稳定性进一步提高有着实际的意义和推广价值。

Description

一种系留艇收放装置的电控系统
技术领域
本发明涉及一种电控系统，尤其是系留艇收放装置的电控系统。
背景技术
飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(有氢气或氦气)借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。大型民用飞艇还可以用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等等。比如，发生自然灾害时，通讯中断就可以迅速发射一个浮空器，通过浮空气球搭载通讯转发器，就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通讯恢复。
而飞艇中系留艇是应用较为广泛的，系留艇作为信息平台有着诸多的优点被看好，收放装置关系着整个系统的安全、可靠运行，而收放装置电控系统又是重中之重，之前的电控系统存在不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种系留艇收放装置的电控系统。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种系留艇收放装置的电控系统，包括：
上位机；
下位机，与上位机相连，用于输出模拟量和开关量信号控制变频器输与变频电机的转速和方向；
伺服驱动器，连接在下位机，用于控制排线机构；
变频器，连接在下位机，用于调整改变绞盘机构的速度；
力矩电机控制器，连接在下位机，用于控制储缆桶与绞盘间的随动恒张力。
进一步地，还包括传感器，传感器连接在下位机，用于采集数据。
本发明的有益效果：
总体方案设计合理，特别首次在排线控制上采用了伺服控制，是一个创新与突破，不但有效的解决了问题，还使整个系统可靠性和稳定性进一步提高有着实际的意义和推广价值。
附图说明
图1为本发明系留艇收放装置的电控系统的结构框架图；
图2为本发明变频器的电路示意图；
图3为本发明力矩电机控制器的电路示意图；
图4为本发明传感器的采样一示意图；
图5为本发明传感器的采样二示意图；
图6为本发明传感器的采样三示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
此电控系统以触摸屏(HMI)为上位机，可编程序控制器(PLC)为核心下位机，伺服、变频器及力矩电机为电力驱动组成。通过矢量变频器调速改变减力装置(绞盘机构)速度，能够实现很好的稳定性和较高的精度；力矩电机控制储缆桶与减力装置间的随动，实现恒张力调整；排线机构首次采用伺服控制，有效解决储缆桶排线节距的准确与可靠，使这一困扰业内依旧的问题的解决。图1为电控系统控制原理图。
所有操控在操控台完成，上位机(HMI)不但能进行相关指令的操作，还可以进行相关参数的设置，并通过上位机完成设备各种性能的状态指示及发生故障时的报警显示。
核心控制由下位机(PLC)完成，PLC输出模拟量和开关量信号控制变频器输与变频电机的转速和方向，带动减力装置上的绞盘完成缆绳收放控制，缆绳的张力由绞盘与线缆间的摩擦力平衡释放；通过装在绞盘附近的传感器完成计米及线速度的采集，并通过高速计数器传输到PLC，再进过PLC程序处理通过总线由HMI显示(见图2)。储缆桶与绞盘间的随动恒张力控制由力矩电机控制器给定，能自动完成速度的匹配与张力调整(见图3)。
排线机构排线节距与换向是控制的重点，先前系留艇的排线机构传动方式采用双导杆导向和双向螺杆传动机构，由于完全靠机械完成排线与换向，因此控制电路简单，但稳定性很差，经常发生排乱线，不能可靠换向的情况，后来采用电脑排线仪加变频器的模拟量控制方式有一定改善，但始终不能解决上述问题，本控制系统首次在排线机构中采用伺服控制成功解决了这些问题，其控制原理是在储缆桶上加装编码器采集滚筒的转速和频率，再将这些高频脉冲信号送入PLC 高速计数器端口采样，由PLC编写的内部程序处理后，从脉冲输出口输出高速脉冲，送至伺服驱动器。伺服电机驱动排线机构进行排线，在排线的中间段采用速度随动跟踪方式。使排线节距与储缆桶始终同步动作，不会发生乱扣现象。而在左右两端换向时，由于采用了高精度的换向开关，使换向起始点的位置始终不变，在排线丝杆的轴端加光电编码器进行采样，采样信号反馈到PLC高速计数器，经过程序中的算法处理后，再由PLC高速脉冲输出口输出高速脉冲，此时在两端换向的过程不再是速度同步控制了，改为位置控制，在这个过程中不断要进行速度控制，还要完成高速脉冲的计数，程序一旦判断换向完成，自动再转入速度同步控制，由于是高速脉冲信号，所以同步实时响应速度特别快，且伺服系统不但响应频率高，调速范围宽，特别是在低速时保持力矩性能，远比变频器性能好的多，再加上有合理的算法支持，较好解决了先前排线不可靠问题，效果比较好(见图4-6)。
这套控制系统总体方案设计合理，特别首次在排线控制上采用了伺服控制，是一个创新与突破，不但有效的解决了问题，还使整个系统可靠性和稳定性进一步提高有着实际的意义和推广价值。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种系留艇收放装置的电控系统，其特征在于，包括：
上位机；
下位机，与上位机相连，用于输出模拟量和开关量信号控制变频器输与变频电机的转速和方向；
伺服驱动器，连接在下位机，用于控制排线机构；
变频器，连接在下位机，用于调整改变绞盘机构的速度；
力矩电机控制器，连接在下位机，用于控制储缆桶与绞盘间的随动恒张力。
2.根据权利要求1所述的系留艇收放装置的电控系统，其特征在于，还包括传感器，传感器连接在下位机，用于采集数据。
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