船舶液压舵机模拟装置的设计与实现.pdf
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1、30天津航海年2 0 2 3年第3期船舶液压舵机模拟装置的设计与实现王东1杨天华2(1.中海油田服务股份有限公司河北0 6 52 0 1;2.大沽口海事局天津30 0 4 56)摘要:文章分析了船舶泵控型液压舵机工作原理,提出了基于PLC控制的船舶液压舵机仿真模拟装置。根据船舶液压舵机转舵的实际过程,经过深入分析设计了模拟装置的PLC接线图和对应的PLC程序,开发了基于“物理仿真+硬件模拟系统”的仿真方法的船舶液压舵机实时仿真模拟控制装置,为液压舵机的教学提供了多元化的方式,实现了对船舶液压舵机进行实时有效的控制模拟,还可以实现船舶液压舵机系统的动态仿真和操作响应等多种功能。关键词:液压舵机P
2、LC(可编程逻辑控制器)0引言根据船舶液压舵机系统的工作原理,结合PLC控制,设计了一种基于PLC 的船舶液压舵机模拟装置,实现了泵控型液压舵机的实时控制模拟。本文主要包括三个方面的内容,即基于泵控型液压舵机的工作原理,提出用直流电机模拟油缸,步进电机模拟油泵,结合PLC控制的液压舵机模拟装置;根据所需的数字量输入输出点数和模拟量输入输出点数选择合适的CPU和扩展模块,列出I/O分配表,绘制出PLC接线图,编写出PLC控制的的程序图;选择合适的器件,合理布线接线,做出液压舵机模拟实物仿真装置。1船舶液压舵机系统本仿真系统以上海海事大学实习船“育锋”轮KAWASAKIRW-225/43型液压舵机
3、为仿真对象,其原理图,如图1所示。该舵机为拉普逊一拨叉式,液压系统有一个柱塞、两个油缸,两台川崎BV-720双向变量轴向柱塞泵。伺服油缸式遥控系统共有两套,互为备用。驾驶台发出的操舵电信号传递到舵机室,控制电磁换向阀实现将信号转换为伺服油缸活塞杆的位移,再通过浮动杆式追随机构控制主油泵的变量机构,实现远距离操舵。舵机的最大扭矩43t/m,两满舵间的舵角7 0,舵的转速6 5/2 8 s柱塞直径2 2 5mm,最大操舵角的柱塞行程7 14.2 mm,收稿日期:2 0 2 3-0 6-16作者简介:王东(19 8 2-),男,天津市人,工程师,现从事船舶轮机管理工作。仿真舵柄的公称半径510 mm
4、,液压泵流量6 2.2 L/min,最大工作压力16.7 Mpa,斜盘摆动角度2 1.5。图1液压舵机原理图拨叉式液压舵机转舵机构为一往复式推舵油缸,它将油液的压力能转换为缸内撞杆的动能,推动舵柄左右转动。舵柄带动舵杆转动,从而使舵叶改变角度。为简化分析,做出假设,一是忽略泵和液压缸之间管路与各个阀的压力损失;二是泵和液压缸的泄漏流态为层流;三是不考虑液压泵供油的脉动性。2船舶液压舵机模拟装置的设计每当舵轮转动,角位移传感器就会将收集到的角位移数字信号输送给PLC,PLC 对角位移的大小和方向进行判断,步进电机在驱动器的驱动下开始运转。步进电机的转动带动滑块运动,浮动杆偏移中位。浮动杆C点处的
5、直线位移传感器采集点的直线位移信号,并输送给PLC。之后,PLC给直流电机一个电压信号,直流电机开始动作。当浮动船舶液压舵机模拟装置的设计与实现杆回到中间位置时,PLC测得来自直线位移传感器的位置信号,直流减速电机停止运转。根据上述的逻辑关系,得出PLC对转舵过程的逻辑控制图,如图2 所示。直流减速电机运能角信号转PLC判断浮动杆偏PLC判断转能方向离方向步进电机开始运浮动杆偏离中间转位置图2 逻辑控制图手动按讯SB1手动按SB2一号叶片启停二号叶片茶启停步进电机急络步遥电机急终自镜直流电机急络直覆电机急自锁王东杨天华浮动杆回到中间位置PLC获得浮动杆中间位置位移反馈直流电机停止S8n3n72
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