基于plc與組態(tài)系統(tǒng)控制可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)計(jì)

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1、2015年8月機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程Aug．2015第44卷第8期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．44No．8DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．08．008基于PLC與組態(tài)系統(tǒng)控制可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)計(jì)林浩，潘品鋒(1．浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江舟山316100)(2．揚(yáng)帆集團(tuán)股份有限公司，浙江舟山316100)摘要：根據(jù)新加坡忠利信公司的PARAGON號自航式淺海錫礦開采平臺設(shè)計(jì)要求，對原有螺旋推進(jìn)器(螺旋槳)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)出一種新型的可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器。論述了該裝置的機(jī)

2、械結(jié)構(gòu)、電液控制回路組成，闡明遠(yuǎn)程電氣控制的工作原理，分析其回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的實(shí)現(xiàn)過程及主要功能，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種新型的船舶推進(jìn)器控制方法，可實(shí)現(xiàn)360。精確控制、推力無級變速、槳葉吃水深度調(diào)節(jié)。實(shí)際生產(chǎn)中證明，該套推進(jìn)器及控制系統(tǒng)操作穩(wěn)定，能效高、維修便捷，符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器；可編程序邏輯控制器；伺服控制；組態(tài)王中圖分類號：TH137．51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095—509X(2015)08—0034—05近年來，隨著船舶自動(dòng)化程度的不斷提高，全連接軸等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)。整機(jī)通過回轉(zhuǎn)推進(jìn)器(以下簡稱舵槳)越來越受到推崇?，全回轉(zhuǎn)支撐軸承安裝

3、于船艉機(jī)艙內(nèi)，由伺服電機(jī)驅(qū)其舵槳合一的機(jī)械性能大幅度提升了船舶行駛、停動(dòng)回轉(zhuǎn)軸承實(shí)現(xiàn)舵槳的全回轉(zhuǎn)。為了調(diào)節(jié)槳葉吃泊等的靈活性，在大型船舶中表現(xiàn)得尤為突出。由水深度和便于檢測、維修，創(chuàng)新性地增加了升降機(jī)于其特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，舵槳角度控制和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)具構(gòu)，舵槳整體可實(shí)現(xiàn)垂直方向lm范圍內(nèi)的升降及有不同于以往傳統(tǒng)船舶的控制流程，各大造船廠所90。范圍內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。采用的控制方法大同小異。目前，運(yùn)用較多的機(jī)艙1．1槳葉動(dòng)力內(nèi)現(xiàn)場指令控制為人工傳遞、執(zhí)行指令，導(dǎo)致指令槳葉的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)為舵槳頂部的高速液壓執(zhí)行存在時(shí)間滯后，在一定程度上限制了舵槳的靈馬達(dá)，上齒

4、輪箱為雙向輸入，液壓馬達(dá)可直立安裝，活性，也與舵槳設(shè)計(jì)的初衷相違背。也可水平安裝，依據(jù)現(xiàn)場工況自行選擇。對液壓馬在對新加坡忠利信公司的淺海采礦平臺推進(jìn)達(dá)回路中液壓站的泵組進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)：改造原有器進(jìn)行改造時(shí)，設(shè)計(jì)了一種基于PLC與組態(tài)系統(tǒng)變量泵，加裝步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)液壓泵變量調(diào)節(jié)，通過控制的可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器。其主控設(shè)備安裝在控制泵組的流量，實(shí)現(xiàn)舵槳?jiǎng)恿?shù)字化控制。距離機(jī)艙150m處的駕駛室，使用型號為臺達(dá)1．2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)DVP一12SSA2的PLC作為控制數(shù)據(jù)處理模塊，將舵槳整機(jī)安裝于船尾機(jī)艙底部，使用四點(diǎn)接觸以往的人工傳遞、執(zhí)行指令轉(zhuǎn)化為數(shù)字通訊，使用式回轉(zhuǎn)支承軸承，其

5、直徑為1500mm。回轉(zhuǎn)軸承組態(tài)觸控型人機(jī)交互界面反饋指令執(zhí)行結(jié)果，進(jìn)行為內(nèi)圈滾齒的全回轉(zhuǎn)軸承，伺服電機(jī)經(jīng)兩級行星減舵位角度、槳葉功率等的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)舵槳的數(shù)速箱，與全回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)齒嚙合驅(qū)動(dòng)舵槳，每臺舵槳字化控制。使用兩臺伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一方面提高電機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩，另一方面消除回轉(zhuǎn)回程誤差?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體使1機(jī)械結(jié)構(gòu)用8．8級高強(qiáng)度螺栓均布緊固在機(jī)艙底部。該推進(jìn)器由槳葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)1．3升降結(jié)構(gòu)構(gòu)3部分組成。主機(jī)將動(dòng)力傳至液壓系統(tǒng)，再經(jīng)液在舵槳的左右兩側(cè)安裝機(jī)體升降油缸，配合油壓系統(tǒng)遠(yuǎn)程傳至舵槳上齒輪箱，通過上下齒輪箱和缸行程開關(guān)測定舵槳的實(shí)時(shí)高度，實(shí)現(xiàn)螺旋槳槳

6、葉收稿日期：2015—07—02作者簡介：林浩(1979一)，男，浙江舟山人，浙江海洋學(xué)院碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?！?4·2015年第8期林浩：基于PLC與組態(tài)系統(tǒng)控制可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)計(jì)Ol2345l一上齒輪箱；2一I軸ⅣV；3一回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；4一主軸吊瓦；5一立軸回轉(zhuǎn)支撐法蘭；6一立軸箱體；7一自潤滑泵葉片；8一Ⅱ軸；9一Ⅲ軸；lO一槳葉；1l一導(dǎo)流罩；12～槳葉密封組件；13一下齒輪箱；14一軸；l5一箱體密封組件圖1整體部件裝配示意圖(水平放置)吃水深度數(shù)字化調(diào)節(jié)。螺旋槳吃水深度不同導(dǎo)致馬達(dá)正轉(zhuǎn)(螺旋槳推進(jìn))和停止2個(gè)工位。升降油對整船推

7、力作用點(diǎn)產(chǎn)生差異，這種差異在全船旋轉(zhuǎn)缸搭載油缸限位傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測舵槳高度和傾倒采礦時(shí)尤為明顯，該裝置配合槳葉檢測控制機(jī)構(gòu)，角度。實(shí)現(xiàn)舵槳推力作用點(diǎn)的最佳位置調(diào)節(jié)。在需要維螺旋槳液壓回路各部件的主要功能為：單向閥護(hù)或者更換槳葉時(shí)，將螺旋槳傳動(dòng)部分整體水平放4防止油液倒流損壞變量泵，溢流閥4做系統(tǒng)背壓置，就可以在船艉甲板上完成槳葉的維護(hù)及更換。和安全值設(shè)定，電液換向控制集成閥9為液壓馬達(dá)8和升降維修油缸l0切換高壓油路。液壓回路的2液壓系統(tǒng)工作原理主要功能部件為電液換向控制集成閥9，該閥為疊可升降全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器液壓系統(tǒng)原理圖如圖2裝閥，由先導(dǎo)式電磁換向閥