绞吸式挖泥船自动监控装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种绞吸式挖泥船自动监控系统，包括相互连接的上位机监控平台与PLC控制器、设在横移电机上的变频器和角速度传感器、设在升降电机上的变频器和倾角传感器、设在进给电机上的变频器和位移传感器、设在绞刀电机上的变频器和编码器、设在泥浆电机上的变频器和编码器、设在空压机上的气体流量传感器、设在排泥管内部的液体浓度传感器、若干个设在排泥管内部的液体流量传感器、若干个设在排泥管内部的压力传感器；PLC控制器分别与上述电机、变频器、编码器和传感器连接。该系统能依据施工状况实时调整控制绞车、铰刀和泥泵电机的运动，生产效率高。
【专利说明】
绞吸式挖泥船自动监控装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种疏浚设备，具体涉及一种绞吸式挖泥船自动监控系统。
【背景技术】
[0002]绞吸式挖泥船是疏浚工程作业中重要的施工设备，一般的绞吸式挖泥船包括绞吸系统和泥浆输送系统，绞吸系统包括绞车和设在绞车上的绞刀，绞车通过横移电机、升降电机和进给电机分别带动绞刀完成横移、升降和进给运动，绞刀电机带动绞刀自转，转动着得绞刀绞松河底土壤，与水泥混合成泥浆，泥浆输送系统包括吸浆栗、空压机和排泥管，泥浆电机带动吸浆栗将泥浆抽入排泥管，空压机为排泥管增压，泥浆最终被排入排泥区；绞吸式挖泥船施工时，挖泥，输泥和卸泥都是一体化，自身完成，生产效率较高。近年来，我国实现了向国外出口疏浚船舶零的突破，逐渐缩小了与世界先进水平的距离，但在绞刀的监视和控制方面无法有效的结合，在参数采集、传递和控制功能方面无法达到预期的要求，因此对挖泥船绞刀系统的自动监控方面的研究具有重要意义。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种绞吸式挖泥船自动监控装系统，该系统能依据施工状况实时调整控制绞车、铰刀和泥栗电机的运动，生产效率高。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种绞吸式挖泥船自动监控装置，包括上位机监控平台、PLC控制器、设在横移电机上的变频器和角速度传感器、设在升降电机上的变频器和倾角传感器、设在进给电机上的变频器和位移传感器、设在绞刀电机上的变频器和编码器、设在泥浆电机上的变频器和编码器、设在空压机上的气体流量传感器、设在排泥管内部的液体浓度传感器、若干个设在排泥管内部的液体流量传感器、若干个设在排泥管内部的压力传感器;上位机监控平台与PLC控制器连接，PLC控制器分别与横移电机及其变频器和角速度传感器、升降电机及其变频器和倾角传感器、进给电机及其变频器和位移传感器、绞刀电机及其变频器和编码器、泥浆电机及其变频器和编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接。
[0006]进一步地，上位机监控平台上设有操作面板，操作面板上设有启动、停止、急停和速度选择按钮，PLC控制器包括电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块;CPU模块与上位机监控平台连接，数字量输入模块用于接收操作面板的操作信号，数字量输出模块分别与横移电机及其变频器、升降电机及其变频器、进给电机及其变频器、绞刀电机及其变频器、泥浆电机及其变频器连接，模拟量输入模块分别与角速度传感器、倾角传感器、位移传感器、绞刀电机编码器、泥浆电机编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接，模拟量输出模块分别与横移电机变频器、升降电机变频器、进给电机变频器、绞刀电机变频器、泥浆电机变频器连接。
[0007]进一步地，排泥管沿程设有7个压力传感器，其中两个压力传感器分别设在排泥管的入口端和出口端。
[0008]进一步地，排泥管内部设有2个液体流量传感器，液体流量传感器分别设在排泥管的入口处和出口处。
[0009]本实用新型的有益效果是:
[0010]1.工作时，绞吸式挖泥船上各个电机的数据通过传感器或编码器实时的传送至PLC控制器，并(通过fameview)在上位机监控平台上显示，排泥管内的气体流量信号、液体浓度信号、液体流量信号、压力信号分别通过传感器实时传送至PLC控制器，并在PLC控制器中与预设的最佳液体浓度值比较，通过变频器实时调整控制绞车上各个电机、铰刀电机以及泥栗电机的运动，生产效率高。
[0011]2.数字量输入模块用于检测电机、变频器的操作信号，如反馈来的电机、变频器的启动按钮、停止按钮、急停按钮的信号，数字量输出模块用于向电机及其变频器发出启动、停止、急停数字信号，模拟量输入模块用于接收各个传感器和编码器的模拟信号，上位机监控平台进行显示和分析处理后，返回给PLC控制器，模拟量输出模块用于向各个变频器下达控制指令，使绞车上各个电机、铰刀电机以及泥栗电机按指定的工作方式运动。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0014]一种绞吸式挖泥船自动监控装置，包括上位机监控平台、PLC控制器、设在横移电机上的变频器和角速度传感器、设在升降电机上的变频器和倾角传感器、设在进给电机上的变频器和位移传感器、设在绞刀电机上的变频器和编码器、设在泥浆电机上的变频器和编码器、设在空压机上的气体流量传感器、设在排泥管内部的液体浓度传感器、若干个设在排泥管内部的液体流量传感器、若干个设在排泥管内部的压力传感器;上位机监控平台与PLC控制器连接，PLC控制器分别与横移电机及其变频器和角速度传感器、升降电机及其变频器和倾角传感器、进给电机及其变频器和位移传感器、绞刀电机及其变频器和编码器、泥浆电机及其变频器和编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接。
[0015]工作时，绞吸式挖泥船上各个电机的数据通过传感器或编码器实时的传送至PLC控制器，并(通过fameview)在上位机监控平台上显示，排泥管内的气体流量信号、液体浓度信号、液体流量信号、压力信号分别通过传感器实时传送至PLC控制器，并在PLC控制器中与预设的最佳液体浓度值比较，通过变频器实时调整控制绞车上各个电机、铰刀电机以及泥栗电机的运动，生产效率高。
[0016]进一步地，上位机监控平台上设有操作面板，操作面板上设有启动、停止、急停和速度选择按钮，PLC控制器包括电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块；CPU模块与上位机监控平台连接(上位机监控平台用Profibus-DP与PLC控制器进行通讯)，数字量输入模块用于接收操作面板的操作信号，数字量输出模块分别与横移电机及其变频器、升降电机及其变频器、进给电机及其变频器、绞刀电机及其变频器、泥浆电机及其变频器连接，模拟量输入模块分别与角速度传感器、倾角传感器、位移传感器、绞刀电机编码器、泥浆电机编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接，模拟量输出模块分别与横移电机变频器、升降电机变频器、进给电机变频器、绞刀电机变频器、泥浆电机变频器连接(模拟量输出模块通过端子接线方式与各个变频器相连，采用这种接线方式能方便工作人员及时发现并解决故障)。
[0017]数字量输入模块用于检测电机、变频器的操作信号，如反馈来的电机、变频器的启动按钮、停止按钮、急停按钮的信号，数字量输出模块用于向电机及其变频器发出启动、停止、急停数字信号，模拟量输入模块用于接收各个传感器和编码器的模拟信号，上位机监控平台进行显示和分析处理后，返回给PLC控制器，模拟量输出模块用于向各个变频器下达控制指令，使绞车上各个电机、铰刀电机以及泥栗电机按指定的工作方式运动。
[0018]在本实施例中，排泥管沿程设有7个压力传感器，其中两个压力传感器分别设在排泥管的入口端和出口端;排泥管内部设有2个液体流量传感器，液体流量传感器分别设在排泥管的入口处和出口处。
[0019]本实施例的工作过程如下:
[0020]1、信号采集:数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块分别采集信号。
[0021]2、信号处理:将采集到的泥浆浓度值与设定值相对比，判断是否正常，若正常则按正常工况运行，若不正常则调整对应电机的转速以保证泥浆的浓度值在恒定值的允许范围内变化。
[0022]3、操作信号检测:通过数字量输入模块获得当前用户的操作信息，即是否启动、或停止、或急停。
[0023 ] 4、PLC控制器对各个电机及其变频器的控制。
[0024]4.1启动控制:当启动条件满足时，数字量输出模块通过控制变频器输出频率从而使电机以一定转速运动。启动条件为:压力传感器、流量传感器、浓度传感器显示正常。
[0025]4.2停机控制:当工作结束，单击停机按钮，数字量输出模块通过变频器输出频率从而使电机停止运动。
[0026]4.3急停控制:当在运行过程中需要紧急停车时，单击急停按钮，数字量输出模块通过变频器输出频率使电机急停；当电机或者变频器出现故障时，数字量输出模块通过变频器输出频率从而使电机急停，实现自动保护功能。
[0027]4.4电动机转速控制:在运动过程中，电动机通过位移传感器、角速度传感器、倾角传感器、编码器等将信号反馈给PLC控制器，若通过浓度传感器采集的泥浆浓度值与设定值相等，则五台电机按照原始指定功率运转，若泥浆浓度不等于设定值，则在PLC控制器中会对偏差大小的作出分类判断，当偏差值在划分的最小范围时，变频器将控制横移电机，改变正常工况下绞刀横移速度，最终将偏差值降至正常范围，然后以正常工况下的速度工作；当偏差值在划分的第二小范围时，变频器将先控制横移电机，改变正常工况下绞刀横移速度，然后控制升降电机，改变绞刀上下移动的速度，最终将偏差值降至正常范围，然后以正常工况下的速度工作。以此类推，从而实现变频器对电机的顺序控制(这种通过比较得到偏差值，并将偏差值划分为不同范围，并根据不同范围的偏差值采取相应的操作顺序的方法为多电机控制的常规方法，本实用新型将其应用在电动机转速控制中)。
[0028]4.5绞车、绞刀运动方式的控制:PLC控制器调至自动挡位，绞刀正向横移，若未达到设定值边沿则继续横移，若达到设定值边沿，绞刀下移指定值，换向反向横移，若未达到设定值边沿则继续反向横移，若达到设定值边沿，绞刀下移指定值，如此反复，若绞刀未达到挖掘深度，则继续运动，若达到挖掘深度，则绞刀回至起始位置，并进给指定值，若绞刀未达到进给指定值边沿，则继续运动，若达到指定值边沿，则自动挖掘结束。
[0029]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种绞吸式挖泥船自动监控装置，其特征在于:包括上位机监控平台、PLC控制器、设在横移电机上的变频器和角速度传感器、设在升降电机上的变频器和倾角传感器、设在进给电机上的变频器和位移传感器、设在绞刀电机上的变频器和编码器、设在泥浆电机上的变频器和编码器、设在空压机上的气体流量传感器、设在排泥管内部的液体浓度传感器、若干个设在排泥管内部的液体流量传感器、若干个设在排泥管内部的压力传感器;上位机监控平台与PLC控制器连接，PLC控制器分别与横移电机及其变频器和角速度传感器、升降电机及其变频器和倾角传感器、进给电机及其变频器和位移传感器、绞刀电机及其变频器和编码器、泥浆电机及其变频器和编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接。2.如权利要求1所述的绞吸式挖泥船自动监控装置，其特征在于:上位机监控平台上设有操作面板，操作面板上设有启动、停止、急停和速度选择按钮，PLC控制器包括电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块;CPU模块与上位机监控平台连接，数字量输入模块用于接收操作面板的操作信号，数字量输出模块分别与横移电机及其变频器、升降电机及其变频器、进给电机及其变频器、绞刀电机及其变频器、泥浆电机及其变频器连接，模拟量输入模块分别与角速度传感器、倾角传感器、位移传感器、绞刀电机编码器、泥浆电机编码器、气体流量传感器、液体浓度传感器、液体流量传感器、压力传感器连接，模拟量输出模块分别与横移电机变频器、升降电机变频器、进给电机变频器、绞刀电机变频器、泥浆电机变频器连接。3.如权利要求1所述的绞吸式挖泥船自动监控装置，其特征在于:排泥管沿程设有7个压力传感器，其中两个压力传感器分别设在排泥管的入口端和出口端。4.如权利要求1所述的绞吸式挖泥船自动监控装置，其特征在于:排泥管内部设有2个液体流量传感器，液体流量传感器分别设在排泥管的入口处和出口处。
【文档编号】E02F3/90GK205475389SQ201620053408
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】高国章, 许琪, 胡佳, 邱云, 章仕鹏
【申请人】武汉理工大学