一种大吨位船舶船尾升降平台控制系统的制作方法

本发明涉及一种大吨位船舶船尾升降平台控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

在船舶制造过程中，船尾螺旋桨及舵叶的安装是一项较大工程。由于受船体限制，安装过程无法使用起吊设备完成，必须采用专用工装进行安装施工。目前国内一是采用国外进口专用设备安装，二是用简易办法实施安装。随着中国船舶制造业的发展，船舶吨位越来越大，制造周期越来越短，一般的简易办法无法满足大吨位船舶的安装，而依赖进口则需要大量的外汇，制造成本增加。

技术实现要素：

本发明提出了一种大吨位船舶船尾升降平台控制系统，采用模块式系统设计方法，螺旋桨安装支架和舵叶安装支架可柔性互换，以提高设备的使用效率，降低成本。同步控制策略有效地保证了工作平台升降时的稳定性，是系统控制中的关键。简便的操作及完善的安全防护机制使系统运行可靠、稳定。

本发明所采用的技术方案是：所述控制系统分为机械系统、液压系统、电控系统3个子系统。其中机械系统由液压行走台车、螺旋桨安装支架、舵叶安装支架3部分组成。

所述机械系统的液压行走台车可沿铺设的导轨行走，到达装配指定位置。上部与螺旋桨安装支架配合时，可实现螺旋桨的定位与安装，而与舵叶安装升降立架配合，可实现舵叶的定位与安装。具有独立的4轮驱动机构，装载工件到达指定水平位置。具有4轴液压同步或单独提升机构，用于顶升工件到达指定垂直位置或设计角度。具有可水平移动的滑台，以使操作立架有不同的间距来满足不同的产品要求。由于螺旋桨安装与舵叶安装的方向不同，行走轮可手动90°转向。

所述机械系统的螺旋桨安装支架安装于液压行走台车的滑台上，上部弧形托架用于螺旋桨的支承，并可升降调整螺旋桨的高度及角度，实现螺旋桨的安装。分船尾内侧和外侧两个平台，每个平台都有一顶升油缸，并具有可靠的导向装置。通过该油缸同步运动来调整螺旋桨的高度，非同步运动来调整螺旋桨的安装角度。并具有二支架高度差恒控功能。

所述机械系统的舵叶安装支架安装于液压行走台车的滑台上，有三层平台，可升降，各个平台用于施工人员在各层面的舵叶安装操作。同时通过推力油缸来调整舵叶的安装角度。具有连续的二级升降机构，使操作人员到达指定安装位置。最上层平台具有前伸功能，以使施工人员靠近舵叶方便安装。在底层架上装有推力油缸，通过行程来调整舵叶相对于船体的角度，并具有防过顶功能，防止立架损坏。

所述液压系统工作平台的升降采用了比例伺服换向阀同位移传感器相结合，以较好的控制同步精度。而螺旋桨安装支架的升降精度要求相对较低，采用换向阀结合位移传感器的方法，同样也能达到较好的同步控制精度。阀组尽量采用叠加阀，以便于油路块的设计及液压系统的调试和维修。在执行部件上均设测压点，以便观察各执行元件的工作状况。为安全起见，在每个油缸回油侧都有顺序阀来建立背压，以防止运动时油缸的突然冲击。每个油缸的油口都安装可逆式单向阀以保证管路破损时油缸能够自锁，且系统同时自动卸荷。为保证系统性能稳定可靠，对液压马达驱动力矩、 油泵电机功率、顶升油缸顶升力分别进行了计算，保证系统具有足够的冗余度。

所述电控系统采用SIMENS S7-300 PLC作为系统的控制核心。在舵叶或者螺旋桨的安装过程中，主要分为4个控制部分:油泵电机、行走台车、螺旋桨安装支架、舵叶安装支架。其中行走台车主顶升油缸的同步控制和螺旋桨安装支架的同步控制最为关键。在本系统中采用拉绳式编码器进行顶升油缸实时位置反馈，然后通过比例伺服阀对4个顶升油缸的位置进行实时同步控制，同步控制精度可控制在5mm以内，很好地满足了舵叶和螺旋桨的安装要求。在主电路控制中，油泵电机启动采用了Y-△软启动方式，减小了启动电流对电网的冲击，也保护了系统。另外，系统具有相序保护功能，启动时一旦相序错误，系统立即报警。PLC电源和外围控制电路电源都经过了滤波和隔离，所有的编码器以及比例伺服阀等都采用了屏蔽线，有效地提高了系统的抗干扰能力。

所述顶升油缸的同步控制采用高精度直线位移传感器对4个油缸的运动位置进行精确测量，根据传感器的测量值，计算3个从油缸对于选定的主油缸的相对位置。以选定顶升油缸的运动位置为标准，给出一恒定电压(速度)，对其它3个顶升油缸的运动位置进行实时调节。油缸的控制采用比例伺服电磁阀，可通过PLC输出的模拟量改变运动速度和方向。当误差在一定范围内时，为维护运动的稳定性，避免底座进入运动振荡，控制系统不作调节。当误差超过设定范围时，调节从油缸的运动速度(输出电压)，使误差减小。

本发明的有益效果是：该控制系统采用模块式系统设计方法，螺旋桨安装支架和舵叶安装支架可柔性互换，以提高设备的使用效率，降低成本。同步控制策略有效地保证了工作平台升降时的稳定性，是系统控制中的关键。简便的操作及完善的安全防护机制使系统运行可靠、稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液压安装平台功能区示意图。

图2是本发明的电控系统原理图。

图3是本发明的同步控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统分为机械系统、液压系统、电控系统3个子系统。其中机械系统由液压行走台车、螺旋桨安装支架、舵叶安装支架3部分组成。

机械系统的液压行走台车可沿铺设的导轨行走，到达装配指定位置。上部与螺旋桨安装支架配合时，可实现螺旋桨的定位与安装，而与舵叶安装升降立架配合，可实现舵叶的定位与安装。具有独立的4轮驱动机构，装载工件到达指定水平位置。具有4轴液压同步或单独提升机构，用于顶升工件到达指定垂直位置或设计角度。具有可水平移动的滑台，以使操作立架有不同的间距来满足不同的产品要求。由于螺旋桨安装与舵叶安装的方向不同，行走轮可手动90°转向。

机械系统的螺旋桨安装支架安装于液压行走台车的滑台上，上部弧形托架用于螺旋桨的支承，并可升降调整螺旋桨的高度及角度，实现螺旋桨的安装。分船尾内侧和外侧两个平台，每个平台都有一顶升油缸， 并具有可靠的导向装置。通过该油缸同步运动来调整螺旋桨的高度，非同步运动来调整螺旋桨的安装角度。并具有二支架高度差恒控功能。

机械系统的舵叶安装支架安装于液压行走台车的滑台上，有三层平台，可升降，各个平台用于施工人员在各层面的舵叶安装操作。同时通过推力油缸来调整舵叶的安装角度。具有连续的二级升降机构，使操作人员到达指定安装位置。最上层平台具有前伸功能，以使施工人员靠近舵叶方便安装。在底层架上装有推力油缸，通过行程来调整舵叶相对于船体的角度，并具有防过顶功能，防止立架损坏。

液压系统工作平台的升降采用了比例伺服换向阀同位移传感器相结合，以较好的控制同步精度。而螺旋桨安装支架的升降精度要求相对较低，采用换向阀结合位移传感器的方法，同样也能达到较好的同步控制精度。阀组尽量采用叠加阀，以便于油路块的设计及液压系统的调试和维修。在执行部件上均设测压点，以便观察各执行元件的工作状况。为安全起见，在每个油缸回油侧都有顺序阀来建立背压，以防止运动时油缸的突然冲击。每个油缸的油口都安装可逆式单向阀以保证管路破损时油缸能够自锁，且系统同时自动卸荷。为保证系统性能稳定可靠，对液压马达驱动力矩、 油泵电机功率、顶升油缸顶升力分别进行了计算，保证系统具有足够的冗余度。

如图2，电控系统采用SIMENS S7-300 PLC作为系统的控制核心。在舵叶或者螺旋桨的安装过程中，主要分为4个控制部分:油泵电机、行走台车、螺旋桨安装支架、舵叶安装支架。其中行走台车主顶升油缸的同步控制和螺旋桨安装支架的同步控制最为关键。在本系统中采用拉绳式编码器进行顶升油缸实时位置反馈，然后通过比例伺服阀对4个顶升油缸的位置进行实时同步控制，同步控制精度可控制在5mm以内，很好地满足了舵叶和螺旋桨的安装要求。在主电路控制中，油泵电机启动采用了Y-△软启动方式，减小了启动电流对电网的冲击，也保护了系统。另外，系统具有相序保护功能，启动时一旦相序错误，系统立即报警。PLC电源和外围控制电路电源都经过了滤波和隔离，所有的编码器以及比例伺服阀等都采用了屏蔽线，有效地提高了系统的抗干扰能力。

如图3，顶升油缸的同步控制采用高精度直线位移传感器对4个油缸的运动位置进行精确测量，根据传感器的测量值，计算3个从油缸对于选定的主油缸的相对位置。以选定顶升油缸的运动位置为标准，给出一恒定电压(速度)，对其它3个顶升油缸的运动位置进行实时调节。油缸的控制采用比例伺服电磁阀，可通过PLC输出的模拟量改变运动速度和方向。当误差在一定范围内时，为维护运动的稳定性，避免底座进入运动振荡，控制系统不作调节。当误差超过设定范围时，调节从油缸的运动速度(输出电压)，使误差减小。