自动操舵仪测试系统的自控设计及实现

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1、自动操舵仪测试系统的自控设计及实现孙宗丽翁新华王春香杨汝清!上海交通大学机械与动力工程学院"上海!"""%"#6789:;$5<=>?=@;:2A5BC<$DE<$F=摘要文章针对自动操舵仪测试系统自动控制部分的特点"结合舵机试验的特殊要求"说明了系统的整体设计思想与实现过程$深入分析了系统的体系结构以及软硬件设计$解决了工控机与变频器及智能式数字仪表的通讯问题"并设计了友好的人机监控界面$关键词舵机工控机变频器通讯监控界面文章编号&""!7.%%&7!!""#%%!7"&127"%文献标识码G中图分类号0H!’%%0H%1&!"#$%&’()*)+,-./%-%)0*0

2、’1)120"#340151)061/7%50’1)’)3401-*0’584++#69:.#6’-#)0;<&0#-;4)=1)(/’>%)(?’)"4@>@)(A"4):’B)(CB)(84D’)(&,I9=@I9:J:9?C?=@K=:LDM5:CN!,I9=@I9:!"""%"’3E&06BF0$O?=CM94?5:=@CIDPD9C

3、5:@=:=@9=E4M?FD55?P:84;D8D=C9C:?="GCCID598DC:8D!CID494DM9=9;N5D5CIDED5:@=?P5?PCS9MD9=EI9MES9MD!CID=!4MD5D=C55?;

4、F?88<=:F9C:?=!8?=:C?M:=@:=CDMP9FD&引言舵机是确保船舶安全航行的最重要设备之一!用作船舶导向的控制器"它一旦发生故障!便会使船舶处于失控状态!特别是在复杂的水域和狭窄的水道时!其后果难以设想"因此舵机投入使用前的试验测试分析显得尤为重要"它不仅关系到舵机本身!还直接关系到船员的生命财产安全"文中介绍的船用舵机自动操舵仪测试系统的自动控制部分针对舵机在工作过程中的运动以及可能出现的故障进行设计"舵机运动过程中!液压缸的压力#缸内油温#阻力矩#以及转图&自动操舵仪试验系统监控体系结构图舵速度#舵机转动角度等参数对舵机的正常运行都很重要"本系统在

5、控制台面上布置了十个智能式数字仪表!可以对各个参与实时监控"为了实时监控系统的各个重要参数!除将其显示数值进行实时显示"当舵机出现故障时!控制台上的声光报警在计算机屏幕上外!系统还在操作台上设置了&"个/,0系列装置会及时对发生故障的参数进行报警"在系统工作过程中!的智能式数字仪表!可对任一工况下的油缸压力#温度#电机转操作人员可通过良好的人机界面对舵机的各个参数进行设定速#阻力矩#加载压力等进行实时显示#监控"工控机与数字仪和操作!并对系统运行中的压力#温度#转舵速度等数据进行监表的信息传输也是通过+,!%!-#.(通讯转换器来实现"控和检测"运行中的一些重要参数值及其

6、随动实时工作曲线均系统检测单元由速度旋转编码器#热电偶#左右限位开关能够在计算机上进行显示#保存和打印!以便进行数据分析"及压力传感器等组成!测量数据均发送到智能式接口卡或者智能式数字仪表进行显示!再通过电缆通信传输给工控机!其串!自动控制系统硬件的设计行通信波特率均为12""345"在自动操舵仪试验系统中!考虑到系统要易于扩展以及其系统控制单元的任务由工控机接收现场传感器信息后驱可靠性的要求!系统总体采用分布式结构!总体结构如图&所动电机#液压阀等部件来实现!自动操舵的主控电机可根据操示"作需要进行变频调速!通过控制阀驱动机械装置!并按照预设系统用两台’()*安川变频器

7、来调节左右机组主电机的的操舵方向和速度运行"转速!工控机根据试验船型#排量#工作机组数等来计算系统运行频率!通过串口通讯设定变频器频率"工控机通过一个%系统的软件开发+,!%!-#.(转换器实现一台计算机对两台变频器的参数管理!!!!系统为用户设计了良好的可视化人机界面!使用户可通过作者简介!孙宗丽&&1’27’!女!机器人研究所硕士生!研究方向$计算机控制#机器人技术"!"#!""#$%!计算机工程与应用鼠标与键盘预先协调所要进行的工作!使系统自动运行"同时照选定的参数来启动)系统运行过程中!一些重要的参数!除了进行实时数据