手柄每转一圈分别移动10mm，lmm, 0.2mm。
[0021]2)单点测试模式:操作者可随意选择内、外砝码的加载数量，进行一次性的加载、卸载、主梁调平操作。可编程控制器接收上位机人机界面的启动、急停、数据记录、主梁平衡等操作指令，上位机通过串行通迅与Q系列控制器系统通讯模块通信，运动控制器通过SSCNET III光纤网络传输控制指令到伺服控制器；
3)标准量程模式:按规定选择的测试量程，每个量程均分10点，每个测试点可自由选择，按“预加载”、“预卸载”、“测试加载”、“测试卸载”的顺序依次完成整个测试过程并自动记录已选择测试点的数据。可编程控制器根据标准量程模式选择量程和测试点，进行自动分配砝码组合；运动控制器通过SSCNET III光纤通信控制伺服控制器执行组合指令，并实时反馈各机构的状态信息、故障报警及紧急停机。
[0022]装置在安装、拆卸被检扭矩传感器时，需要进行各种手动调整操作，但随着装置状态的不同，不正确的手动调整操作将直接威胁到装置的安全运行。例如，如果平衡移动系统左力臂平衡移动机构、中支承平衡移动机构、右力臂平衡移动机构三部分没有联接，则各个机构的单独移动都可将分别进行，而不会互相干涉，但一旦三个部分机械联接之后，就只能进行同步联动运行，绝不可单独运行。再者，如果被检传感器已安装，平衡梁与标准力臂梁已互相之间串接在一起，此时平衡恢复机构的水平移动、安装工作台的升降都必须要绝对禁止，否则可能出现撞翻标准力臂梁等非常严重的后果。
[0023]因此，依托状态监测和保护系统的实时监测数据，设计采用了可编程控制程序与触摸屏相结合，组成了安全操作智能控制系统。该系统把各种传感器、限位开关等监测到的信息，与操作者确认的状态综合进行分析，得出了装置当前所处于的运行状况，然后再根据操作者在机旁操作柜上选择的各个选择开关位置进行逻辑判断，得出了该时刻所允许手动操作的项目内容，并在显示屏上罗列显示，操作者确认需要操作的项目与显示的项目一致，即可按下“使能”按钮，“使能”指示灯燃亮，则相应的操作按钮有效，可进行手动运行，如果此时又改变了选择开关的位置，“使能”指示灯熄灭，全部手动按钮失效，必须重新确认操作内容，再次按下“使能”按钮，方可再次进行手动操作。采用这样设计方式，一是对操作者辅助提示了当前允许的操作项目内容，二是可以较大程度的避免了误操作的发生，有效的保障了整套装置的运行安全。
[0024]2、标准力臂微顶升:标准力臂在非工作状态时必须微顶升标准力臂，减小刀具刀刃受力，在设计有微顶升机构和标准力臂限位保护机构的同时，还采用了两套激光位移传感器与四套压力传感器来对标准力臂工作状态进行电气监测和控制，运行状态监测和保护系统能对标准力臂的抬升力值、抬升平行度等各项数值进行实时的监测反馈，并最终在上位机上实时显示。
[0025]3、标准力臂微锁紧:在安装被检扭矩传感器时必须微锁紧标准力臂，将标准力臂位移量约束在一个很小的范围内，同时能保证不对刀具添加额外约束力。主梁与两侧挡块之间的间隙为0.05mm，从而实现间隙夹紧状态。标准力臂微锁紧具有夹紧和放松功能，锁紧机构放松时伺服电机采用位置控制模式，锁紧机构夹紧时伺服电机采用扭矩控制模式，采用两套激光位移传感器与伺服电机的扭矩反馈来对标准力臂工作状态进行电气监测和控制，运行状态监测和保护系统能对的锁紧扭矩、标准力臂平行度等各项数值进行实时的监测反馈，并最终在上位机上实时显示。
[0026]4、砝码组加载:砝码组加载控制系统是通过伺服控制器控制电机驱动升降机构砝码托盘升降，配合砝码组的串接设计，实现砝码组的自动加/卸载功能，由托盘的移动距离，决定加载砝码的数量；砝码组设计共分左上、左下、右上、右下各一套砝码组，砝码组加载方式采用顺序加载方式，即砝码组自上从下逐一加载方式。砝码组加载控制系统配置采用逻辑排列方法加载，加载控制方式采用平稳过渡方式。电控系统与升降机构根据上下层砝码分布分为左右侧上下两层，共四套砝码加载机构。装置整体扭矩砝码加卸载时技术指标要求为，标准力臂系统的加载端的上下震动位移量< 0.1 _，砝码组的左右摆动位移量(2 _，保证测量系统的稳定性，减少砝码组加卸载过程产生的砝码组晃动现象对测量精度的影响。
[0027]5、力臂平衡移动:为了能保证串联不同规格的被测扭矩传感器时，力臂平衡移动机构的三机联动运行功能的安全可靠，三个移动机构都安装有旋转编码器，可编程控制器连接三个旋转编码器和伺服电机系统，控制三个伺服电机系统同时协调一致的驱动各自的移动机构同步的运动，使中力臂平衡支座与左、右力臂平衡机构同步移动，实现三机联动。在移动过程中和移动结束时，三个移动坐标必需严格同步。首先，设计采用了绝对位置控制系统，避免了每次上电必须进行返回原点的操作过程。并且采用了直线插补控制技术，保证了三个直线轴的同步移动。为了保证三轴的位置同步可靠性，监测三个移动机构上的旋转编码器是否始终保持相同的旋转角度，一旦发现不同步，立即报警并禁止平衡机构移动。保护装置安全，防止出现严重事故。
[0028]6、力臂平衡拉杆调平:由于超大型扭矩标准机装置的结构庞大，每次更换拉杆连接环节将会非常的困难和费时，而且还带有一定的操作危险性。为能提高工作效率并保障安全性，装置最终设计采用了创新的升降拉杆与平衡力臂梁不脱离方式来实现该项必须的功能。这就要求当一侧的拉杆下降动作时，另一侧的拉杆必须可以实时跟踪进行上升动作，即左右拉杆系统具有联动功能。设计中在平衡拉杆与平衡梁的连接处预留了 1mm的间隙，并在其中安装了高精度位移传感器，实时的检测这10_间隙的变化量，以此来控制协调两侧的平衡拉杆同步运动。又串接入了两个额定载荷20吨的应变式拉力传感器，平衡力臂系统的伺服电控系统则可以依靠这个压力值信号有效的控制平衡力臂的升降速度。一旦任何一侧的平衡拉杆受力超过限定值或者平衡力臂水平状态超出±20°，就会立即报警并停止设备运行，起到很好的监测和保护系统的功能。
【主权项】
1.一种超大型扭矩标准机智能控制系统，包括上位机人机界面、触摸屏、Q系列控制器系统、标准力臂系统、左右侧上下部砝码组系统、力臂平衡移动系统、力臂平衡拉杆系统、安装工作台系统，标准力臂系统内包括左微顶升机构、右微顶升机构、左锁紧机构、右锁紧机构、主刀位置监测机构；左右侧上下部砝码组系统内包括左上砝码组升降机构、左下砝码组升降机构、右上砝码组升降机构、右下砝码组升降机构；力臂平衡移动系统内包括左力臂平衡移动机构、中支承平衡移动机构、右力臂平衡移动机构；力臂平衡拉杆系统内包括左力臂平衡拉杆机构、右力臂平衡拉杆机构；安装工作台系统内包括安装工作台和左右、前后、上下、旋转机构，所有执行机构安装于超大型刀口式扭矩标准机装置中，所有控制系统及伺服控制器安装于机旁控制柜中及机旁控制盒中，其特征在于，力传感器信号、位移传感器信号、角度编砝器信号、限位开关信号通过各个系统的I/o接线盒及硬线将现场信号送入Q系列控制器系统，Q系列控制器系统中的Q系列可编程控制器与Q系列运动控制器通过Q系列PLC高速系统总线通讯，Q系列运动控制器通过SSCNET III光纤网络与执行机构的伺服控制器通迅，Q系列可编程控制器与人机界面间、触摸屏通过串行RS-485通迅。2.权利要求1所述系统的控制方法，其特征在于，系统控制模式分手动调整模式、单点测试模式、标准量程模式，手动调整方式优先级最高，标准量程模式优先级最低； I )、手动调整模式下单独调整系统中各个机构的运动，分为手动方式和手脉方式， 手动方式:按钮给出指令，除了主梁顶升和夹紧采用自保方式以外，全部是点动方式，手动移动速度根据设定分为低速、中速和高速； 手脉方式:使用脉冲发生器手柄，进行力臂平衡移动系统的左、中支承、右机构的水平移动和安装工作台的前后、左右、上下移动，速度选择高速、中速或低速； 2)单点测试模式:任选内、外砝码的加载数量，进行一次性的加载、卸载、主梁调平操作，Q系列可编程控制器接收上位机人机界面的启动、急停、数据记录、主梁平衡操作指令，上位机通过串行通迅与可编程控制器通讯模块通信，运动控制器通过SSCNET III光纤网络传输控制指令到伺服控制器； 3)标准量程模式:选择的测试量程，每个量程均分10点，每个测试点可自由选择，按“预加载”、“预卸载”、“测试加载”、“测试卸载”的顺序依次完成整个测试过程并自动记录已选择测试点的数据，可编程控制器根据标准量程模式选择量程和测试点，进行自动分配砝码组合；运动控制器通过SSCNET III光纤通信控制伺服控制器执行组合指令，并实时反馈各机构的状态信息、故障报警及紧急停机。3.根据权利要求2所述系统的控制方法，其特征在于，所述手动调整模式下，Q系列可编程控制器实时采集测试机构的传感器和限位开关信号，Q系列可编程控制器结合操作者动作信号进行逻辑判断，并将判断可操作结果罗列显示在触摸屏上，每条可操作结果作为一个使能按钮，在操作者确认使能按钮后释放手动操作按钮。
【专利摘要】本发明涉及一种超大型扭矩标准机智能控制系统及方法，力传感器信号、位移传感器信号、角度编砝器信号、限位开关信号通过各个系统的I/O接线盒及硬线将现场信号送入Q系列控制器系统，Q系列控制系统中的可编程控制器与运动控制器通过PLC高速系统总线基板通讯，运动控制器通过SSCNET Ⅲ光纤网络与执行机构的伺服控制器通迅，可编程控制器与人机界面间、触摸屏通过串行RS-485通迅。系统控制模式分手动调整模式、单点测试模式、标准量程模式，手动调整方式优先级最高，标准量程模式优先级最低，手动操作和信号检测结合判断使能功能，防止误操作。本发明是一套能同时满足装置运行状态监测、系统保护以及安全操作等功能的智能控制系统。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN104950767
【申请号】CN201510352929
【发明人】童小川, 李涛, 倪晋权, 薛增喜, 王跃武, 陈平
【申请人】中国船舶重工集团公司第七0四研究所
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月24日