CN109750700A - 一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，属于工程船舶自动化控制技术领域，该桥架升降自动控制器包括绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制；绞刀深度偏差自动控制根据桥架长度、桥架下放角度、耳轴吃水、绞刀半径、潮位，计算出实际挖掘深度，将计算的偏差值与设定的偏差值作为桥架升降自动控制器的输入，自动控制桥架起桥和下桥；台车进关桥架自动联动控制是在桥架抬起后台车进关，台车进关完毕后，再自动将桥架下放至设定深度。本发明的控制器能够实现桥架自动控制，极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间的操作差异，提高施工精度，保障设备安全，降低船舶油耗，提高了施工的经济性。

Description

一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器

技术领域

本发明属于工程船舶自动化控制技术领域，特别是涉及一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器。

背景技术

上世纪90年代以后，随着计算机和网络技术的发展，挖泥船“全船集成监控系统”逐步得到应用。施工人员可通过远程的工作站控制疏浚设备、监视疏浚过程。但传统的疏浚作业严重依赖疏浚作业人员的经验，不同人员进行同一操作时，施工效率和施工精度存在较大差异，严重影响施工的进度和经济性。而桥架下放深度直接影响施工精度(超挖、欠挖)。由于超挖将显著增加工程量，导致经济性下降；欠挖时导致重新返工，经济性将进一步降低。

为解决以上问题，发明一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器及方法。

本发明是这样实现的，一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，该桥架升降自动控制器包括绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制。

所述绞刀深度偏差自动控制：是指在疏浚过程中，根据桥架长度L、桥架下放角度θ、耳轴吃水d、绞刀半径r、潮位h，计算出实际挖掘深度，其中，实际挖掘深度＝L×cosθ+d+r-h；通过比较挖掘深度设定值与实际挖掘深度再计算出偏差值，将计算出的偏差值与设定的偏差值进行比较，若计算出的偏差值大于设定的偏差值，则桥架升降自动控制器给出桥架起桥或下桥命令，来保证桥架在合适位置，最终保证挖掘深度在允许范围内。

所述台车进关桥架自动联动控制：是指在疏浚作业开始前，在计算机上设定绞刀头与边线距离，并将设定值写入PLC中，同时利用船位测量系统获得船舶某固定点的坐标，再通过相应的几何关系得到绞刀的坐标，当绞刀到达施工作业设计的边线位置时，台车需要进关继续向前或向后挖掘，此时桥架升降自动控制器发出桥架起桥命令，桥架绞车通过钢丝绳将桥架自动提起到设定的起桥深度，待台车进关完毕后，再自动将桥架下放至设定深度。由于桥架起桥后台车进关，该操作能降低台车油缸的压力，提升液压系统安全性。

该桥架升降自动控制器的自动激活条件包括：与计算机通讯正常、变频器备妥(无故障)、变频器运行、紧急停止按钮未按下、桥架控制手柄在零位。

该桥架升降自动控制器的自动退出条件包括：与计算机通信故障、变频器故障、手动操作桥架手柄。

所述台车进关桥架自动联动控制的控制条件包括：控制启用、台车进关命令下达、桥架深度在设定深度范围内。

若台车进关时桥架深度低于设定深度，则台车进关桥架自动联动控制不启用。

上述桥架升降自动控制器是首先在绞吸挖泥船疏浚控制系统工作站软件中设定好控制状态及施工参数的条件下，通过绞吸挖泥船疏浚控制系统及桥架升降自动控制器对桥架系统自动控制，在保证绞吸挖泥船疏浚设备安全的基础上实现实时调整桥架深度，从而提高施工精度。

所述绞吸挖泥船疏浚控制系统主要包括：测量系统、逻辑控制器、数据转换/传输设备、服务器及计算机工作站；通过测量系统将执行机构采集运行的实时数据信号传输至逻辑控制器，经绞吸挖泥船疏浚过程控制程序处理后将执行命令发送至执行机构的驱动装置进行下一步动作，同时将过程数据通过数据转换/传输设备发送至服务器进行高级功能处理及历史数据存储，并在计算机工作站对控制过程数据进行显示、对逻辑控制器进行控制指令发送。

运行的实时数据信号主要包括桥架提起深度信号、桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号、挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号，其中桥架提起深度信号，通过控制器实时计算获得；桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号通过对应安装位置的传感器采集；挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号通过计算机写入。

本发明具有的优点和积极效果是：

1)本发明桥架升降自动控制器主要保证了施工过程中的挖掘深度，由于此控制器设计采用实时计算挖掘深度，可以有效保证挖掘后的海底保持在一个平面，防止出现隆起或深坑的问题，进一步提高施工精度；

2)本发明通过绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制，通过自动控制桥架深度可显著提高挖泥船的施工精度，降低对操作人员的要求，使其更专注于其它更为关键的参数，从而提高施工精度，在满足施工精度的同时，降低船舶油耗和施工效率，提高施工的经济性；

3)本发明综合利用了计算机、网络、传感器和自动控制等技术，解决了传统疏浚挖泥作业过于依靠疏浚作业人员个人经验的问题，能够实现疏浚机具自动化施工作业，提高了疏浚效率，同时能够有效保证设备的安全，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的绞吸挖泥船疏浚控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的绞吸挖泥船桥架升降自动控制流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例

一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，该桥架升降自动控制器包括绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制；通过绞吸挖泥船疏浚控制系统及桥架升降自动控制器对桥架系统自动控制，在保证绞吸挖泥船疏浚设备安全的基础上实现实时调整桥架深度，从而提高施工精度。

如图1所示，本发明的绞吸挖泥船桥架升降自动控制器所基于的绞吸挖泥船疏浚控制系统主要包括：测量系统、逻辑控制器、数据转换/传输设备、服务器及计算机工作站；通过测量系统将执行机构采集运行的实时数据信号传输至逻辑控制器，经绞吸挖泥船疏浚过程控制程序处理后将执行命令发送至执行机构的驱动装置进行下一步动作，同时将过程数据通过数据转换/传输设备发送至服务器进行高级功能处理及历史数据存储，并在计算机工作站对控制过程数据进行显示、对逻辑控制器进行控制指令发送。

运行的实时数据信号主要包括桥架提起深度信号、桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号、挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号，其中桥架提起深度信号，通过控制器实时计算获得；桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号通过对应安装位置的传感器采集；挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号通过计算机写入。

以下功能描述是在自动激活条件满足的情况下进行：

绞刀深度偏差自动控制：桥架升降自动控制器首先检测是否超深(超挖或欠挖)，若未超深，将检测斜边坡类型：斜边坡挖掘和箱式边坡挖掘，该类型在施工开始前设定，检测完成后按对应的斜边坡类型进行挖泥；若超深，则进行偏差自动控制，通过检测偏差值的正负来确定是起桥还是下桥，从而向桥架绞车(起桥绞车)发出命令，控制桥架绞车速度，直至绞刀深度偏差值调整在设定范围内。桥架角度和耳轴吃水用于计算桥架下放深度。

台车进关桥架自动联动控制：当绞刀与边线距离小于设定值时，桥架升降自动控制器首先下达起桥命令，桥架抬起至设定深度后完成起桥，桥架升降自动控制器将起桥状态发送给液压控制器，液压控制器开始下达台车进关命令，台车进关到设定位置后完成进关，液压控制器将进关状态发送给桥架升降自动控制器，桥架升降自动控制器再次下达下桥命令，将桥架下放至设定位置。此时桥架进关完成一个循环。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，该桥架升降自动控制器包括绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制；通过绞吸挖泥船疏浚控制系统及桥架升降自动控制器对桥架系统自动控制，在保证绞吸挖泥船疏浚设备安全的基础上实现实时调整桥架深度，从而提高施工精度。

2.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，所述绞刀深度偏差自动控制：是指在疏浚过程中，根据桥架长度L、桥架下放角度θ、耳轴吃水d、绞刀半径r、潮位h，计算出实际挖掘深度，其中，实际挖掘深度＝L×cosθ+d+r-h；通过比较挖掘深度设定值与实际挖掘深度再计算出偏差值，将计算出的偏差值与设定的偏差值进行比较，若计算出的偏差值大于设定的偏差值，则桥架升降自动控制器给出桥架起桥或下桥命令，来保证桥架在合适位置，最终保证挖掘深度在允许范围内。

3.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，所述台车进关桥架自动联动控制：是指在疏浚作业开始前，在计算机上设定绞刀头与边线距离，并将设定值写入PLC中，同时利用船位测量系统获得船舶某固定点的坐标，再通过相应的几何关系得到绞刀的坐标，当绞刀到达施工作业设计的边线位置时，台车需要进关继续向前或向后挖掘，此时桥架升降自动控制器发出桥架起桥命令，桥架绞车通过钢丝绳将桥架自动提起到设定的起桥深度，待台车进关完毕后，再自动将桥架下放至设定深度。

4.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，该桥架升降自动控制器的自动激活条件包括：与计算机通讯正常、变频器备妥无故障、变频器运行、紧急停止按钮未按下、桥架控制手柄在零位。

5.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，该桥架升降自动控制器的自动退出条件包括：与计算机通信故障、变频器故障、手动操作桥架手柄。

6.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，所述台车进关桥架自动联动控制的控制条件包括：控制启用、台车进关命令下达、桥架深度在设定深度范围内或超过设定深度。

7.根据权利要求6所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，若台车进关时桥架深度低于设定深度，则台车进关桥架自动联动控制不启用。

8.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，所述绞吸挖泥船疏浚控制系统主要包括：测量系统、逻辑控制器、数据转换/传输设备、服务器及计算机工作站；通过测量系统将执行机构采集运行的实时数据信号传输至逻辑控制器，经绞吸挖泥船疏浚过程控制程序处理后将执行命令发送至执行机构的驱动装置进行下一步动作，同时将过程数据通过数据转换/传输设备发送至服务器进行高级功能处理及历史数据存储，并在计算机工作站对控制过程数据进行显示、对逻辑控制器进行控制指令发送。

9.根据权利要求8所述的一种绞吸挖泥船桥架升降自动控制器，其特征在于，运行的实时数据信号主要包括桥架提起深度信号、桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号、挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号，其中桥架提起深度信号，通过控制器实时计算获得；桥架绞车速度信号、桥架角度信号、耳轴吃水信号通过对应安装位置的传感器采集；挖掘深度信号、挖掘深度偏差值信号和绞刀头与边线距离信号通过计算机写入。