CN108116620B - 一种自动张紧控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动张紧控制装置及控制方法，属于机械技术领域。装置包括电位器、控制器、比例电磁阀和电磁换向阀，电位器用于接收用户设置的档位，并向控制器发送与用户设置的档位对应的设置指令；控制器用于接收电位器发送的设置指令，向比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向电磁换向阀下发收缆指令；电磁换向阀用于接收控制器发送的收缆指令，并将电磁换向阀的进油口与工作油口连通，工作油口为电磁换向阀控制液压马达进行收缆的油口；比例电磁阀用于接收控制器发送的调节指令，并将比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，比例电磁阀的阀口开度用于控制液压马达的负载能力。本发明可自动控制缆绳张紧。

Description

一种自动张紧控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种自动张紧控制装置及控制方法。

背景技术

海洋平台(英文：offshore platform)是为海上钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物，海洋平台自身不具有航向能力，需要通过诸如三用工作船(拖曳、锚作、供应)等辅助船舶进行拖拽航行。

拖缆机是三用工作船上进行拖曳作业的关键设备，主要包括滚筒和缠绕在滚筒上的缆绳。拖缆机采用电液式驱动，由电动机驱动主泵站为液压马达提供动力，使液压马达通过传动装置(一般包括高速齿轮组、离合器、低速齿轮组)带动滚筒转动，实现缆绳的收放。拖缆机同时采用电液控制，由伺服泵站通过设有电磁阀的液压油路驱动液压马达的手柄进行收放缆绳的切换。

滚筒上设有带式制动器。在进行拖曳作业时，在拖缆机上的钢丝绳和海洋平台固定之后，带式制动器抱闸，滚筒停止转动，实现三用工作船和海洋平台之间的绑定。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

当海上出现恶劣天气时，波浪会驱使三用工作船和海洋平台之间分开，导致绑定三用工作船和海洋平台的缆绳突然受到很大的张力。由于滚筒被带式制动器抱死，三用工作船和海洋平台之间绑定的缆绳长度无法调整，缆绳上的张力无法释放，很可能造成缆绳断开，严重威胁到三用工作船和海洋平台的安全。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种自动张紧控制装置及控制方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种自动张紧控制装置，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，所述拖缆机包括与所述液压马达传动连接的滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳；所述自动张紧控制装置包括电位器、控制器、比例电磁阀和电磁换向阀，所述控制器分别与所述电位器、所述比例电磁阀和所述电磁换向阀电连接，所述比例电磁阀设置在与所述液压马达的进油口连通的液压油路上，所述电磁换向阀设置在与所述液压马达的控制油口连通的液压油路上；

所述电位器用于，接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向所述控制器发送与用户设置的档位对应的设置指令；

所述控制器用于，接收所述电位器发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向所述比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向所述电磁换向阀下发收缆指令；

所述电磁换向阀用于，接收所述控制器发送的收缆指令，并根据所述收缆指令将所述电磁换向阀的进油口与工作油口连通，所述工作油口为所述电磁换向阀控制所述液压马达进行收缆的油口；

所述比例电磁阀用于，接收所述控制器发送的调节指令，并根据所述调节指令将所述比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，所述比例电磁阀的阀口开度用于控制所述液压马达的负载能力；

其中，当所述液压马达的负载能力大于所述缆绳受到的张力时，所述液压马达驱动所述拖缆机进行收缆；当所述液压马达的负载能力小于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆；当所述液压马达的负载能力等于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳保持不动。

可选地，所述控制器还用于，

将所述档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

优选地，所述控制器用于，

在所述电位器的档位调到最小值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在所述电位器的档位调到最大值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为所述设置指令的取值，n为所述子范围的数量，X为所述档位的取值，Ldz为所述设置指令的最小值，Ldh为所述设置指令的最大值。

优选地，所述控制器用于，

调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为所述子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为所述子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为所述调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为所述设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

更优选地，所述控制器用于，

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向所述比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录所述拖缆机的负载能力；

比较记录的所述拖缆机的负载能力和所述拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的所述拖缆机的负载能力大于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小所述调节指令的取值；

当记录的所述拖缆机的负载能力小于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大所述调节指令的取值。

另一方面，本发明实施例提供了一种自动张紧控制方法，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，所述拖缆机包括与所述液压马达传动连接的滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳；所述自动张紧控制方法由自动张紧控制装置实现，所述自动张紧控制装置包括电位器、控制器、比例电磁阀和电磁换向阀，所述控制器分别与所述电位器、所述比例电磁阀和所述电磁换向阀电连接，所述比例电磁阀设置在与所述液压马达的进油口连通的液压油路上，所述电磁换向阀设置在与所述液压马达的控制油口连通的液压油路上；所述自动张紧控制方法包括：

所述电位器接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向所述控制器发送与用户设置的档位对应的设置指令；

所述控制器接收所述电位器发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向所述比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向所述电磁换向阀下发收缆指令；

所述电磁换向阀接收所述控制器发送的收缆指令，并根据所述收缆指令将所述电磁换向阀的进油口与工作油口连通，所述工作油口为所述电磁换向阀控制所述液压马达进行收缆的油口；

所述比例电磁阀接收所述控制器发送的调节指令，并根据所述调节指令将所述比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，所述比例电磁阀的阀口开度用于控制所述液压马达的负载能力；

当所述液压马达的负载能力大于所述缆绳受到的张力时，所述液压马达驱动所述拖缆机进行收缆；

当所述液压马达的负载能力小于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆；

当所述液压马达的负载能力等于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳保持不动。

可选地，所述自动张紧控制方法还包括：

将所述档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

优选地，所述建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系，包括：

在所述电位器的档位调到最小值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在所述电位器的档位调到最大值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为所述设置指令的取值，n为所述子范围的数量，X为所述档位的取值，Ldz为所述设置指令的最小值，Ldh为所述设置指令的最大值。

优选地，所述分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系，包括：

调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为所述子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为所述子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为所述调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为所述设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

更优选地，所述调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，包括：

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向所述比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录所述拖缆机的负载能力；

比较记录的所述拖缆机的负载能力和所述拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的所述拖缆机的负载能力大于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小所述调节指令的取值；

当记录的所述拖缆机的负载能力小于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大所述调节指令的取值。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过建立电位器根据用户设置的档位发送的设置指令与发送给比例电磁阀的调节指令之间的对应关系，利用电位器设置一定的档位，即可将生成的设置指令转换成下发给比例电磁阀的调节指令，控制设置在与动液压马达的进口油连通的液压油路上的比例电磁阀的阀口开度，调整液压马达的负载能力，并同时下发收缆指令给设置在与液压马达的控制油口连通的液压油路上的电磁换向阀，从而使液压马达在负载能力大于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行收缆，在负载能力小于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行放揽，在负载能力等于缆绳受到的张力时保持缆绳不动，从而实现缆绳上张力的动态平衡，避免海上出现恶劣天气对三用工作船和海洋平台安全的威胁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种自动张紧控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种自动张紧控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种自动张紧控制装置，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，拖缆机包括与液压马达传动连接的滚筒和缠绕在滚筒上的缆绳。参见图1，该自动张紧控制装置包括电位器10、控制器20、比例电磁阀30和电磁换向阀40，控制器20分别与电位器10、比例电磁阀30和电磁换向阀40电连接，比例电磁阀30设置在与液压马达50的进油口连通的液压油路上，电磁换向阀40设置在与液压马达50的控制油口连通的液压油路上。

在具体实现中，与液压马达的进油口连通的液压油路是指主泵站为液压马达提供动力的液压油路。通常是由电动机驱动主泵站动作，然后主泵站驱动液压马达动作，接着液压马达通过传动装置(一般包括高速齿轮组、离合器、低速齿轮组)带动滚筒转动，实现缆绳的收放。

与液压马达的控制油口连通的液压油路是指伺服泵站控制液压马达的手柄的液压油路。通常是由电动机驱动伺服泵站动作，然后伺服泵站驱动液压马达的手柄动作，实现收放缆绳的切换。

在本实施例中，电位器10用于，接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向控制器20发送与用户设置的档位对应的设置指令。控制器20用于，接收电位器10发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向比例电磁阀30下发电位器10发送的设置指令对应的调节指令，并向电磁换向阀40下发收缆指令。电磁换向阀40用于，接收控制器20发送的收缆指令，并根据收缆指令将电磁换向阀40的进油口与工作油口连通，工作油口为电磁换向阀40控制液压马达进行收缆的油口；比例电磁阀30用于，接收控制器20发送的调节指令，并根据调节指令将比例电磁阀30的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，比例电磁阀30的阀口开度用于控制液压马达的负载能力。其中，当液压马达的负载能力大于缆绳受到的张力时，液压马达驱动拖缆机进行收缆；当液压马达的负载能力小于缆绳受到的张力时，缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆；当液压马达的负载能力等于缆绳受到的张力时，缆绳保持不动。

容易知道，由于电磁换向阀40控制液压马达50进行收缆，因此液压马达作用在缆绳上的力是进行收缆的力，而缆绳受到的张力是进行放缆的力。当液压马达的负载能力大于缆绳受到的张力时，收缆的力大于放缆的力，液压马达驱动拖缆机进行收缆；当液压马达的负载能力小于缆绳受到的张力时，收缆的力小于放缆的力，缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放揽；当液压马达的负载能力等于缆绳受到的张力时，收缆的力等于放揽的力，缆绳保持不动。

另外，需要说明的是，由于缆绳的张紧可以自动调节，因此本发明中的带式制动器不会抱死滚筒，任由自动张紧控制装置进行调节。

本发明实施例通过建立电位器根据用户设置的档位发送的设置指令与发送给比例电磁阀的调节指令之间的对应关系，利用电位器设置一定的档位，即可将生成的设置指令转换成下发给比例电磁阀的调节指令，控制设置在与液压马达的进油口连通的液压油路上的比例电磁阀的阀口开度，调整液压马达的负载能力，并同时下发收缆指令给设置在与液压马达的控制油口连通的液压油路上的电磁换向阀，从而使液压马达在负载能力大于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行收缆，在负载能力小于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行放揽，在负载能力等于缆绳受到的张力时保持缆绳不动，从而实现缆绳上张力的动态平衡，避免海上出现恶劣天气对三用工作船和海洋平台安全的威胁。

具体地，控制器20可以为可编程逻辑控制器(英文：Programmable LogicController，简称：PLC)。

在实际应用中，该自动张紧控制装置还可以包括放大器，以对控制器输出的信号进行放大。

可选地，控制器20还可以用于，

将档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

线性关系是最容易得到的，但是设置指令和调节指令之间的对应关系不属于线性关系。通过设置至少两个档位范围，从而建立多段线性关系，一方面可以方便得到设置指令和调节指令之间的对应关系，另一方面可以提高对应关系的准确性。

例如，电位器上有0～10一共11个刻度，则可以设置10个子范围：电位器上的转钮调到刻度“0”～“1”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“1”～“2”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“2”～“3”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“3”～“4”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“4”～“5”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“5”～“6”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“6”～“7”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“7”～“8”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“8”～“9”之间为一个子范围；电位器上的转钮调到刻度“9”～“10”之间为一个子范围。

优选地，控制器20可以用于，

在电位器的档位调到最小值时，记录电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在电位器的档位调到最大值时，记录电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为设置指令的取值，n为子范围的数量，X为档位的取值，Ldz为设置指令的最小值，Ldh为设置指令的最大值。

利用最容易确定的最小值和最大值确定电位器的档位和设置指令之间的线性关系，实现简单方便。

还是以电位器上有0～10一共11个刻度，相应设置10个子范围为例，将电位器上的转钮调到刻度“0”的位置，电位器生成相应的设置指令发送给控制器，控制器将此时接收到的设置指令记录为设置指令的最小值。再将电位器上的转钮调到刻度“10”的位置，电位器生成相应的设置指令发送给控制器，控制器将此时接收到的设置指令记录为设置指令的最大值。

优选地，控制器20可以用于，

调整调节指令的大小，记录拖缆机的负载能力等于拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

在每个子范围，建立对应的设置指令和调节指令的对应关系，一方面可以方便得到设置指令和调节指令之间的对应关系，另一方面可以提高对应关系的准确性。

在实际应用中，拖缆机的负载能力可以通过与缆绳连接的拉力计得到。

还是以电位器上有0～10一共11个刻度，相应设置10个子范围为例，假设拖缆机的最大负载能力为100吨，则电位器上的转钮调到刻度“1”时拖缆机的负载能力应该等于10吨，当拖缆机的负载能力为10吨，则将此时下发的调节指令记录为第1个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令。

相应地，第1个档位范围的线性关系如下：

Y＝Y0+(Y1-Y0)*(X-X0)/(X1-X0)；

其中，Y为调节指令的取值，Y0为第1个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y1为第1个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X0为第1个子范围内的最小值对应的设置指令，X1为第1个子范围内的最大值对应的设置指令。

需要说明的是X0＝0，Y0为设定值，如调节指令的最大值，Y0＝5。

电位器上的转钮调到刻度“2”时拖缆机的负载能力应该等于20吨，当拖缆机的负载能力为20吨，则将此时下发的调节指令记录为第2个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第2个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y2-Y1)*(X-X1)/(X2-X1)；

其中，Y为调节指令的取值，Y1为第2个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y2为第2个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X1为第2个子范围内的最小值对应的设置指令，X2为第2个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“3”时拖缆机的负载能力应该等于30吨，当拖缆机的负载能力为30吨，则将此时下发的调节指令记录为第3个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第3个子范围的线性关系如下：

Y＝Y2+(Y3-Y2)*(X-X2)/(X3-X2)；

其中，Y为调节指令的取值，Y2为第3个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y3为第3个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X2为第3个子范围内的最小值对应的设置指令，X3为第3个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“4”时拖缆机的负载能力应该等于40吨，当拖缆机的负载能力为40吨，则将此时下发的调节指令记录为第4个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第4个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y4-Y3)*(X-X3)/(X4-X3)；

其中，Y为调节指令的取值，Y3为第4个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y3为第4个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X3为第4个子范围内的最小值对应的设置指令，X4为第4个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“5”时拖缆机的负载能力应该等于50吨，当拖缆机的负载能力为50吨，则将此时下发的调节指令记录为第5个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第5个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y5-Y4)*(X-X4)/(X5-X4)；

其中，Y为调节指令的取值，Y4为第5个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y5为第5个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X4为第5个子范围内的最小值对应的设置指令，X5为第5个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“6”时拖缆机的负载能力应该等于60吨，当拖缆机的负载能力为60吨，则将此时下发的调节指令记录为第6个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第6个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y6-Y5)*(X-X5)/(X6-X5)；

其中，Y为调节指令的取值，Y5为第6个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y6为第6个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X5为第6个子范围内的最小值对应的设置指令，X6为第6个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“7”时拖缆机的负载能力应该等于70吨，当拖缆机的负载能力为70吨，则将此时下发的调节指令记录为第7个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第7个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y7-Y6)*(X-X6)/(X7-X6)；

其中，Y为调节指令的取值，Y6为第7个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y7为第7个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X6为第7个子范围内的最小值对应的设置指令，X7为第7个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“8”时拖缆机的负载能力应该等于80吨，当拖缆机的负载能力为80吨，则将此时下发的调节指令记录为第8个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第8个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y8-Y7)*(X-X7)/(X8-X7)；

其中，Y为调节指令的取值，Y7为第8个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y8为第8个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X7为第8个子范围内的最小值对应的设置指令，X8为第8个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“9”时拖缆机的负载能力应该等于90吨，当拖缆机的负载能力为90吨，则将此时下发的调节指令记录为第9个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第9个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y9-Y8)*(X-X8)/(X9-X8)；

其中，Y为调节指令的取值，Y8为第9个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y9为第9个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X8为第9个子范围内的最小值对应的设置指令，X9为第9个子范围内的最大值对应的设置指令。

电位器上的转钮调到刻度“10”时拖缆机的负载能力应该等于100吨，当拖缆机的负载能力为100吨，则将此时下发的调节指令记录为第10个子范围内的最大值对应的调节指令。

相应地，第10个子范围的线性关系如下：

Y＝Y1+(Y10-Y9)*(X-X9)/(X10-X9)；

其中，Y为调节指令的取值，Y9为第10个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令，Y10为第10个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令，X为设置指令的取值，X9为第10个子范围内的最小值对应的设置指令，X10为第10个子范围内的最大值对应的设置指令。

其中，X0～X10与Y0～Y11的对应关系可以如下表一所示：

表一

从表一可以看出，设置指令和调节指令之间并不是线性关系，但与线性关系比较接近，因此在实际应用时，可以利用线性关系预先估计调节指令的大小，再根据估计的调节指令进行控制的结果，在估计的调节指令的基础上进行调整，从而更快地确定出各个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令。

更优选地，控制器20可以用于，

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录拖缆机的负载能力；

比较记录的拖缆机的负载能力和拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的拖缆机的负载能力大于拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小调节指令的取值；

当记录的拖缆机的负载能力小于拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大调节指令的取值。

以表一为例，预先估计的调节指令与设置指令可以如下表二所示：

表二

从表二可以看出，估计的调节指令与档位值之间满足线性关系。

实施例二

本发明实施例提供了一种自动张紧控制方法，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，拖缆机包括与液压马达传动连接的滚筒和缠绕在滚筒上的缆绳。自动张紧控制方法由实施例一提供的自动张紧控制装置实现，参见图2，该自动张紧控制方法包括：

步骤201：电位器接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向控制器发送与用户设置的档位对应的设置指令。

步骤202：控制器接收电位器发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向电磁换向阀下发收缆指令。

步骤203：电磁换向阀接收控制器发送的收缆指令，并根据收缆指令将电磁换向阀的进油口与工作油口连通，工作油口为电磁换向阀控制液压马达进行收缆的油口。

步骤204：比例电磁阀接收控制器发送的调节指令，并根据调节指令将比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，比例电磁阀的阀口开度用于控制液压马达的负载能力。

步骤205：当液压马达的负载能力大于缆绳受到的张力时，液压马达驱动拖缆机进行收缆。

步骤206：当液压马达的负载能力小于缆绳受到的张力时，缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆。

步骤207：当液压马达的负载能力等于缆绳受到的张力时，缆绳保持不动。

可选地，该自动张紧控制方法还可以包括：

将档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

优选地，建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系，可以包括：

在电位器的档位调到最小值时，记录电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在电位器的档位调到最大值时，记录电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为设置指令的取值，n为子范围的数量，X为档位的取值，Ldz为设置指令的最小值，Ldh为设置指令的最大值。

优选地，分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系，可以包括：

调整调节指令的大小，记录拖缆机的负载能力等于拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

更优选地，调整调节指令的大小，记录拖缆机的负载能力等于拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，可以包括：

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录拖缆机的负载能力；

比较记录的拖缆机的负载能力和拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的拖缆机的负载能力大于拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小调节指令的取值；

当记录的拖缆机的负载能力小于拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大调节指令的取值。

本发明实施例通过建立电位器根据用户设置的档位发送的设置指令与发送给比例电磁阀的调节指令之间的对应关系，利用电位器设置一定的档位，即可将生成的设置指令转换成下发给比例电磁阀的调节指令，控制设置在与液压马达的进油口连通的液压油路上的比例电磁阀的阀口开度，调整液压马达的负载能力，并同时下发收缆指令给设置在与液压马达的控制油口连通的液压油路上的电磁换向阀，从而使液压马达在负载能力大于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行收缆，在负载能力小于缆绳受到的张力时驱动拖缆机进行放揽，在负载能力等于缆绳受到的张力时保持缆绳不动，从而实现缆绳上张力的动态平衡，避免海上出现恶劣天气对三用工作船和海洋平台安全的威胁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动张紧控制装置，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，所述拖缆机包括与所述液压马达传动连接的滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳；其特征在于，所述自动张紧控制装置包括电位器、控制器、比例电磁阀和电磁换向阀，所述控制器分别与所述电位器、所述比例电磁阀和所述电磁换向阀电连接，所述比例电磁阀设置在与所述液压马达的进油口连通的液压油路上，所述电磁换向阀设置在与所述液压马达的控制油口连通的液压油路上；

所述电位器用于，接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向所述控制器发送与所述用户设置的档位对应的设置指令；

所述控制器用于，接收所述电位器发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向所述比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向所述电磁换向阀下发收缆指令；

所述电磁换向阀用于，接收所述控制器发送的收缆指令，并根据所述收缆指令将所述电磁换向阀的进油口与工作油口连通，所述工作油口为所述电磁换向阀控制所述液压马达进行收缆的油口；

所述比例电磁阀用于，接收所述控制器发送的调节指令，并根据所述调节指令将所述比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，所述比例电磁阀的阀口开度用于控制所述液压马达的负载能力；

其中，当所述液压马达的负载能力大于所述缆绳受到的张力时，所述液压马达驱动所述拖缆机进行收缆；当所述液压马达的负载能力小于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆；当所述液压马达的负载能力等于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳保持不动。

2.根据权利要求1所述的自动张紧控制装置，其特征在于，所述控制器还用于，

将所述档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

3.根据权利要求2所述的自动张紧控制装置，其特征在于，所述控制器用于，

在所述电位器的档位调到最小值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在所述电位器的档位调到最大值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为所述设置指令的取值，n为所述子范围的数量，X为所述档位的取值，Ldz为所述设置指令的最小值，Ldh为所述设置指令的最大值。

4.根据权利要求2或3所述的自动张紧控制装置，其特征在于，所述控制器用于，

调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为所述子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为所述子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为所述调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为所述设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

5.根据权利要求4所述的自动张紧控制装置，其特征在于，所述控制器用于，

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向所述比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录所述拖缆机的负载能力；

比较记录的所述拖缆机的负载能力和所述拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的所述拖缆机的负载能力大于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小所述调节指令的取值；

当记录的所述拖缆机的负载能力小于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大所述调节指令的取值。

6.一种自动张紧控制方法，适用于采用液压马达驱动的拖缆机，所述拖缆机包括与所述液压马达传动连接的滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳；其特征在于，所述自动张紧控制方法由自动张紧控制装置实现，所述自动张紧控制装置包括电位器、控制器、比例电磁阀和电磁换向阀，所述控制器分别与所述电位器、所述比例电磁阀和所述电磁换向阀电连接，所述比例电磁阀设置在与所述液压马达的进油口连通的液压油路上，所述电磁换向阀设置在与所述液压马达的控制油口连通的液压油路上；所述自动张紧控制方法包括：

所述电位器接收用户设置的档位，并根据档位和设置指令之间的对应关系向所述控制器发送与用户设置的档位对应的设置指令；

所述控制器接收所述电位器发送的设置指令，根据设置指令和调节指令之间的对应关系，向所述比例电磁阀下发与接收的设置指令对应的调节指令，并向所述电磁换向阀下发收缆指令；

所述电磁换向阀接收所述控制器发送的收缆指令，并根据所述收缆指令将所述电磁换向阀的进油口与工作油口连通，所述工作油口为所述电磁换向阀控制所述液压马达进行收缆的油口；

所述比例电磁阀接收所述控制器发送的调节指令，并根据所述调节指令将所述比例电磁阀的阀口开度调整为与接收的调节指令对应的阀口开度，所述比例电磁阀的阀口开度用于控制所述液压马达的负载能力；

当所述液压马达的负载能力大于所述缆绳受到的张力时，所述液压马达驱动所述拖缆机进行收缆；

当所述液压马达的负载能力小于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳受到的张力驱动拖缆机进行放缆；

当所述液压马达的负载能力等于所述缆绳受到的张力时，所述缆绳保持不动。

7.根据权利要求6所述的自动张紧控制方法，其特征在于，所述自动张紧控制方法还包括：

将所述档位的取值范围分成至少两个子范围；

建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系；

分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系。

8.根据权利要求7所述的自动张紧控制方法，其特征在于，所述建立设置指令的取值与至少两个子范围内的取值之间的线性关系，包括：

在所述电位器的档位调到最小值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最小值；

在所述电位器的档位调到最大值时，记录所述电位器发送的设置指令，并将记录的设置指令作为设置指令的最大值；

建立如下线性关系：

Y＝n*(X-Ldz)/(Ldh-Ldz)；

其中，Y为所述设置指令的取值，n为所述子范围的数量，X为所述档位的取值，Ldz为所述设置指令的最小值，Ldh为所述设置指令的最大值。

9.根据权利要求7或8所述的自动张紧控制方法，其特征在于，所述分别在各个子范围内，建立各个子范围内的取值对应的设置指令与调节指令的取值之间的线性关系，包括：

调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，并将记录的调节指令与第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应，i为所述子范围按照取值从小到大的顺序排列时的序号，n为所述子范围的数量；

建立如下线性关系：

Y＝Ymin+(Ymax-Ymin)*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

其中，Y为所述调节指令的取值，Ymin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令对应的调节指令的取值，Ymax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令对应的调节指令的取值，X为所述设置指令的取值，Xmin为第i个子范围内的最小值对应的设置指令的取值，Xmax为第i个子范围内的最大值对应的设置指令的取值。

10.根据权利要求9所述的自动张紧控制方法，其特征在于，所述调整所述调节指令的大小，记录所述拖缆机的负载能力等于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时下发的调节指令，包括：

估算各个子范围内的最大值对应的调节指令；

向所述比例电磁阀下发估算的调节指令，并记录所述拖缆机的负载能力；

比较记录的所述拖缆机的负载能力和所述拖缆机的最大负载能力的i/n的大小关系；

当记录的所述拖缆机的负载能力大于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，减小所述调节指令的取值；

当记录的所述拖缆机的负载能力小于所述拖缆机的最大负载能力的i/n时，增大所述调节指令的取值。