CN203080574U - 挖泥变频控制单元及包含其的挖泥控制系统和挖泥船 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于挖泥船的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元用于连接在挖泥控制台和多个变频链之间，包括控制器和信号接口单元，其中，所述信号接口单元用于从所述多个变频链接收信号或向其发送信号，并从所述挖泥控制台接收信号或向其发送信号；所述控制器用于基于所述信号接口单元收到的信号保护和控制所述多个变频链。本实用新型还提供了包含前述挖泥变频控制单元的挖泥控制系统和挖泥船。

Description

挖泥变频控制单元及包含其的挖泥控制系统和挖泥船

技术领域

本实用新型涉及一种挖泥船，更具体而言涉及一种用于挖泥船的挖泥变频控制单元及包含这种控制单元的挖泥控制系统和挖泥船。 

背景技术

在电力变频控制的挖泥船中，若干柴油机带动发电机以向变频装置提供电能，进而驱动和控制挖泥作业相关的多个挖泥机具负载，例如水下泵、铰刀马达、封水泵马达、喷水泵马达等。如图1所示，典型的挖泥船上在两侧设置有左右两套系统，每套系统分别包括发电机、用于挖泥船航行的螺旋桨、以及用于驱动和控制挖泥作业的多个负载，例如喷水泵、密封泵、泥泵等，驱动各个负载的马达分别经由对应的变频器连接到船舶电网上。这里，将各个马达及对应的变频器和变压器称之为“变频链”以简化描述。 

在以往的解决方案中，所有这些变频控制链均由远程挖泥控制系统通过硬线信号来控制。由于受到输入/输出通道的数量限制，只有关键故障信号才会被自动化监测报警系统所监视。 

由于只有少量的关键报警信息被监测，当非关键故障发生时，系统由于缺乏监测而不会采取相应措施，从而可能直接导致严重故障发生进而使系统当机，由此造成系统的可用性降低。此外，由于对各条变频链的控制相对独立，不便于实现类似于主从控制或切换控制等灵活的控制方式。对故障设备的保护由操作人员基于报警信号的判断来执行，具有一定的主观性和不确定性。 

实用新型内容

本实用新型的实施方式提供了一种用于挖泥船的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元用于连接在挖泥控制台和多个变频链之间，包括控制器和信号接口单元，其中，所述信号接口单元用于从所述多个变频链接收信号或向其发送信号和从所述挖泥控制台接收信号或向其发送信号，所述控制器用于基于所述信号接口单元收到的信号控制所述多个变频链。 

在一种实施方式中，所述挖泥变频控制单元还包括人机界面模块，用于实时显示所述多个变频链的故障报警信息。所述人机界面模块有助于现场操作人员及时进行故障排查，从而提高工作效率。 

在一种实施方式中，所述挖泥变频控制单元还包括分配器模块，用于所述挖泥变频控制单元控制器通过其对所述多个变频链中各设备的数据采集，并通过其对所述变频链中的至少部分，优选是，核心设备变频器进行控制。 

在一种实施方式中，所述的故障信息是针对所述变频链中各设备故障信息。 

在一种实施方式中，所述的数据采集是针对所述变频链中具备现场总线接口的设备状态信息采集，包括故障信息和正常运行信息。 

在一种实施方式中，来自所述变频链的信号包括对变频链中各个设备的检测信号。 

在一种实施方式中，来自所述挖泥控制台的信号包括对挖泥船进行控制的信号。 

在一种实施方式中，所述变频链的数量为2至11中的任意数量个。 

在一种实施方式中，所述变频链包括变频器、变压器、马达以及辅助系统。 

本实用新型还提供了一种挖泥控制系统，包括挖泥控制台、若干个变频链和如前述的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元连接在所述挖泥控制台和至少两个变频链之间。 

本实用新型还提供了一种挖泥船，其包含如前所述的挖泥控制系统。 

附图说明

图1示出了一种典型的耙吸式挖泥船的系统框图； 

图2示出了根据本实用新型的一种耙吸式挖泥船的变频控制系统框图； 

图3示出了根据本实用新型的一种铰吸式挖泥船的变频控制系统框图；和 

图4示出了图2所示挖泥变频控制单元的的示意性结构及连接框图。 

具体实施方式

以下参考附图，给出了本实用新型的可选实施方式的具体描述。 

图2示出根据本实用新型的一种耙吸式挖泥船的控制系统框图。如图2所示，用于驱动和控制挖泥作业的泥泵马达、水下泵马达、冲水泵马达和封水泵马达所需要的不同的变频器（例如中压变频器或低压变频器）经由挖泥变频控制单元连接到远程挖泥控制台，即该挖泥变频控制单元用于连接在远程挖泥控制台和多个变频链之间。挖泥变频控制单元包括控制器、分配器、输入输出模块、人机界面和电源模块等。分配器、输入输出模块作为信号接口单元 用于接收和发送各类信息，具体而言，信号接口单元用于从多个变频链接收信号或向其发送信号和从挖泥控制台接收信号或向其发送信号。人机界面模块用于实时显示所述多个变频链的故障报警信息，从而有助于现场操作人员及时进行故障排查，从而提高工作效率。电源模块用于向挖泥变频控制单元供电，控制器则用于基于信号接口单元收到的信号保护和控制多个变频链。 

图3示出根据本实用新型的一种铰吸式挖泥船的控制系统框图。如图3所示，用于驱动和控制挖泥作业的铰刀马达、泥泵马达、横移马达、锚绞机、桥架系统和推进马达所需要的不同的变频器（例如中/低压多传动变频器，或中/低压单传动变频器）经由挖泥变频控制单元连接到远程挖泥控制台。挖泥变频控制单元的结构基本同上。 

前述图2和图3中的挖泥变频控制单元均包含控制器和用于信号的输入输出模块以及分配器模块，它们通过现场总线连接到各变频链。该分配器模块用于所述控制器通过其对所述多个变频链中各设备的数据进行采集，并通过其对所述变频链中的至少部分变频器进行控制。所述的数据采集可以是针对所述变频链中具备现场总线接口的设备进行的状态信息采集，包括故障信息和正常运行信息。尽管图2和3中的挖泥变频控制单元与所有需要进行控制和驱动的马达和变频器进行连接，但是应当理解，本实用新型的方案也涵盖将挖泥变频控制单元与部分马达和变频器连接的情况，即挖泥变频控制单元可以控制至少两个变频链，而其余变频链则可以采用单独的挖泥变频控制单元来控制或者直接与远程挖泥控制台相连。 

图4示出图2所示挖泥变频控制单元的示意性详细结构及连接框图。具体而言，挖泥变频控制单元包括控制器（例如PLC）、分配器、和输入输出模块，用于控制、保护和监视挖泥船上的挖泥相关变频链，具备同时控制多个变频链的能力。变频链包括：变压器、变频器、马达以及辅助系统，服务于挖泥机具，如挖泥泵马达、冲 水泵马达等。在本实用新型的一种实施方式中，其能同时控制、保护和监测多达11个变频链。挖泥变频控制单元，通过本地输入输出模块以硬线信号的方式采集变频链中变压器、马达以及其它相关辅助设备的信息，比如变压器绕组温度、马达辅助风机控制等；也可以通过分配器模块以现场总线（比如DriveBus或Profibus）的方式采集挖泥相关变频链中的各设备的状态，比如变频器的报警字和故障字等。挖泥变频控制单元通过上述方式，综合变频链中各设备的状态以及挖泥控制系统的指令，对该变频链进行控制和保护，以实现挖泥控制系统对挖泥相关设备的操作。另外，挖泥变频控制单元可以通过现场总线（比如Profibus），将挖泥相关变频链的状态、报警和故障等信息综合地传输给远程挖泥控制台中的上位自动化系统，使用户能在远程挖泥控制台中获取必要的信息，从而清晰地掌握各设备的情况。 

前述的分配器和输入输出模块均用于为挖泥变频控制单元接收和/或发送信号，统称为信号接口单元。当系统配备上挖泥变频控制单元以监测和控制所有挖泥作业相关负载时，所有变频链的相关设备均能通过信号接口单元传输相应的检测信号，从而得到很好地监测。监测内容既包括关键故障报警（例如变压器的绕组温度等）也包括次要故障报警，从而使得整个挖泥船的控制系统能够很好地监测整个系统的所有变频链，以防止因次要故障而导致整个系统当机。 

由于所有的变频链的控制均集成在一个单元中，实现类似于主从控制或切换控制（不同的链之间的控制和切换）等灵活控制方式就变得很容易。 

本实用新型的变频挖泥控制单元可以控制多种不同类型的挖泥机具，单一控制器可控制多个，例如11个变频负载。挖泥变频控制单元可以增加挖泥操作的安全性和可靠性，同时提供跟远程诊断和专家系统对接的接口，从而更方便地实现挖泥相关负载的控制 和监测，使用户更容易分析和锁定系统故障。此外，变频挖泥控制单元的控制程序可以专门针对挖泥作业应用而开发，从而通过标准的软件来降低维护的成本，并可以优化配置帮助增大产品的空间节省，同时减小系统失电的风险。特别地，挖泥变频控制单元可以为挖泥相关变频器控制提供多种功能。例如，它可以为每条挖泥相关变频链提供包括紧急停车和斜率加速功能在内的程序起停控制；它还可以允许实现诸如主从、间歇性过载运行以及切换等控制功能，以满足特定的挖泥作业控制需求；它也可以提供监测和保护的功能，通过启动连锁、功率限制、报警/脱扣等方式来避免挖泥相关变频链产品受到损坏；以及它还可以提供对挖泥相关负载的辅助系统进行控制的功能。 

挖泥变频控制单元根据来自远程挖泥控制台的指令对挖泥相关机具进行控制，而非基于外部条件自动产生控制指令。它收集来自不同变频控制链设备的相关信息进行监测，并实现保护。 

本实用新型还提供了一种挖泥控制系统，包括挖泥控制台、若干个变频链和如前述的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元连接在所述挖泥控制台和至少两个变频链之间。 

本实用新型还提供了一种挖泥船，其包含如前所述的挖泥控制系统。 

虽然已参照本实用新型的某些优选实施例示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员应当明白，在不背离由所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对其做出各种变化。 

Claims (10)

1.一种用于挖泥船的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元用于连接在挖泥控制台和多个变频链之间，包括控制器和信号接口单元，其中，所述信号接口单元用于从所述多个变频链接收信号或向其发送信号和从所述挖泥控制台接收信号或向其发送信号，所述控制器用于基于所述信号接口单元收到的信号控制所述多个变频链。

2.根据权利要求1所述的挖泥变频控制单元，还包括人机界面模块，用于实时显示所述多个变频链的故障报警信息。

3.根据权利要求1或2所述的挖泥变频控制单元，还包括分配器模块，用于所述控制器通过其对所述多个变频链中各设备的数据进行采集，并通过其对所述变频链中的至少部分变频器进行控制。

4.根据权利要求3所述的挖泥变频控制单元，其中所述的数据采集是针对所述变频链中具备现场总线接口的设备进行的状态信息采集，包括故障信息和正常运行信息。

5.根据权利要求1或2所述的挖泥变频控制单元，其中来自所述变频链的信号包括对变频链中各设备的检测信号。

6.根据权利要求5所述的挖泥变频控制单元，其中来自所述挖泥控制台的信号包括对挖泥船进行控制的信号。

7.根据权利要求3所述的挖泥变频控制单元，其中，所述变频链的数量为2至11中的任意数量个。

8.根据权利要求7所述的挖泥变频控制单元，其中，所述变频链中包括变频器、变压器、马达以及辅助系统。

9.一种挖泥控制系统，包括挖泥控制台、若干个变频链和如前述权利要求中任一项所述的挖泥变频控制单元，所述挖泥变频控制单元连接在所述挖泥控制台和至少两个变频链之间。

10.一种挖泥船，包含如权利要求9所述的挖泥控制系统。

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