鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)所述鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元，所述張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元均與CAN數(shù)據(jù)總線連接，所述CAN數(shù)據(jù)總線連接有適配器，所述適配器通過(guò)隔離器連接微處理器，所述微處理器還與控制顯示單元連接。本發(fā)明專利技術(shù)所述鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，將控制局域網(wǎng)總線應(yīng)用于海洋鋪管張緊器這種工作條件惡劣、但對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合，組成具有總線式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)控制方式中實(shí)時(shí)性差、多電機(jī)工作同步性差、信號(hào)傳輸抗干擾能力差的缺點(diǎn)，為張緊器可靠工作提供了保證。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及信息
，具體是指鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
鋪管船用張緊器是海底油氣管道鋪設(shè)的關(guān)鍵配套設(shè)備，由夾緊系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。張緊器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由上下兩套履帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，在灘海鋪管船用張緊器中，采用上下兩履帶各用兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)輸送管線，但深水鋪管的張緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于灘海鋪管所需的張緊力，若采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，則進(jìn)出油管直徑較大，由泵站到馬達(dá)的管路設(shè)計(jì)、布置難度大。相對(duì)而言，電機(jī)安裝方便、控制方式簡(jiǎn)單，所以采用四個(gè)交流伺服電機(jī)代替液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)張緊器。張緊器在工作過(guò)程中上下履帶同步運(yùn)動(dòng)，并確保管線的張力在一定范圍內(nèi)，這就要求監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)交流伺服電機(jī)的控制信號(hào)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、同步性好的特點(diǎn)，同時(shí)，鋪管船總控制室與張緊器需要保持一定的距離，要求監(jiān)控系統(tǒng)在信號(hào)傳輸過(guò)程中有良好的抗干擾能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)公開了一種鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。本專利技術(shù)所述鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元，所述張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元均與CAN數(shù)據(jù)總線連接，所述CAN數(shù)據(jù)總線連接有適配器，所述適配器通過(guò)隔離器連接微處理器，所述微處理器還與控制顯示單元連接。優(yōu)選的，所述控制顯示單元包括液晶顯示器、液晶時(shí)序控制器和觸摸屏，所述液晶顯示器與液晶時(shí)序控制器連接，所述觸摸屏與微處理器連接。優(yōu)選的，所述適配器為PCA82C250。優(yōu)選的，所述微處理器為C8051F0404。本專利技術(shù)所述鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，將控制局域網(wǎng)總線應(yīng)用于海洋鋪管張緊器這種工作條件惡劣、但對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合，組成具有總線式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)控制方式中實(shí)時(shí)性差、多電機(jī)工作同步性差、信號(hào)傳輸抗干擾能力差的缺點(diǎn)，為張緊器可靠工作提供了保證。附圖說(shuō)明此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例的限定。在附圖中：圖1為本專利技術(shù)一種具體實(shí)施方式示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本專利技術(shù)所述鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元，所述張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元均與CAN數(shù)據(jù)總線連接，所述CAN數(shù)據(jù)總線連接有適配器，所述適配器通過(guò)隔離器連接微處理器，所述微處理器還與控制顯示單元連接。張緊器驅(qū)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)上、下履帶運(yùn)動(dòng)，在摩擦力的作用下拖動(dòng)管線運(yùn)動(dòng)，正常鋪管速度為30m/min，但在鋪管過(guò)程中，受風(fēng)浪影響，當(dāng)船上升時(shí)，管線將承受很大拉力，當(dāng)拉力超過(guò)昀大許用拉力值Fmax時(shí)，造成管線破壞或使鋪管船定位錨走錨造成事故；當(dāng)船下降時(shí)，管線承受拉力減小，若拉力值小于昀小拉力值Fmin時(shí)，管線將承受很大彎曲應(yīng)力，該應(yīng)力將超過(guò)管線材料的屈服極限，從而引起管線產(chǎn)生塑性變形。這就要求管線在鋪設(shè)過(guò)程中受張緊力F范圍為：Fmin<F<Fmax。所以電機(jī)在工作過(guò)程中除驅(qū)動(dòng)履帶進(jìn)行正常鋪管外，還應(yīng)在船上升時(shí)快速放管，船下降時(shí)放慢鋪管速度直至停止或者收管，時(shí)刻保持張緊力在規(guī)定范圍內(nèi)。驅(qū)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的監(jiān)控為實(shí)時(shí)過(guò)程，通過(guò)采集張緊力、電機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，實(shí)時(shí)控制電機(jī)的運(yùn)行，且四個(gè)交流伺服電機(jī)具有良好的同步性。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。單片機(jī)與CAN總線連接方式有兩種：片外連接和片內(nèi)集成。傳統(tǒng)的方式是將CPU與CAN總線控制器和總線收發(fā)器相連后再接入總線網(wǎng)絡(luò)，這樣使CPU外圍電路復(fù)雜化，整個(gè)系統(tǒng)受外部影響較大。因此本系統(tǒng)選用其中以SiliconLaboratories公司的C8051F040型單片機(jī)，它在一塊芯片上集成了64KBFlash、4352BRAM、CAN控制器2.0、2個(gè)串行接口、5個(gè)16位定時(shí)器、12位A/D轉(zhuǎn)換器、8位A/D轉(zhuǎn)換器及12位D/A轉(zhuǎn)換器等。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在CAN控制器引腳CANTX、CANRX和收發(fā)器PCA82C250之間并不是直接相連，而是通過(guò)由高速光耦6N137構(gòu)成隔離電路后再與PCA82C250相連，這樣可以很好的實(shí)現(xiàn)總線上各節(jié)點(diǎn)的電氣隔離。為保護(hù)PCA82C250免受過(guò)電流沖擊，在其CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)5?的限流電阻與CAN總線相連，在CANH和CANL與地之間各聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)電壓抑制二極管。為防止總線上的高頻干擾和電磁輻射，CANH和CANL與地之間各自接一個(gè)30pF濾波電容。此外，操作員通過(guò)觸摸屏幕設(shè)置參數(shù)，通過(guò)LCD顯示器監(jiān)視系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)。電機(jī)控制單元采用：?jiǎn)纹瑱C(jī)—變頻器—交流伺服電機(jī)的控制方式，信號(hào)通過(guò)CAN總線對(duì)變頻器進(jìn)行控制進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)行狀況。CAN通信軟件設(shè)計(jì)張緊器驅(qū)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)整個(gè)監(jiān)控過(guò)程為實(shí)時(shí)采集電機(jī)轉(zhuǎn)速信息、張緊力F的大小，若F>Fmax則電機(jī)加速送管；若F<Fmin則減速送管，使張緊力保持在Fmin～Fmax之間。軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于采集速度、張緊力的值和發(fā)送控制信號(hào)，所以，基于CAN的通信至關(guān)重要。CAN通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化、發(fā)送程序、接收程序。在完成對(duì)所有報(bào)文對(duì)象初始化后，程序進(jìn)入發(fā)送/接收階段。CAN報(bào)文的發(fā)送是個(gè)自動(dòng)過(guò)程，由CAN控制器自動(dòng)完成。用戶只需要根據(jù)接收到的遠(yuǎn)程幀的識(shí)別符，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到發(fā)送緩沖寄存器，然后將此報(bào)文對(duì)象的編碼命令請(qǐng)求寄存器啟動(dòng)發(fā)送即可。CAN報(bào)文的接收也是由CAN控制器自動(dòng)完成，當(dāng)接收到發(fā)送完標(biāo)志位后，程序從接收緩沖器中讀取接收的數(shù)據(jù)。為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，接收過(guò)程采用中斷的方式實(shí)現(xiàn)。以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本專利技術(shù)的保護(hù)范圍，凡在本專利技術(shù)的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元，所述張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元均與CAN數(shù)據(jù)總線連接，所述CAN數(shù)據(jù)總線連接有適配器，所述適配器通過(guò)隔離器連接微處理器，所述微處理器還與控制顯示單元連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元，所述張緊力測(cè)量單元、速度測(cè)量單元及多個(gè)電機(jī)控制單元均與CAN數(shù)據(jù)總線連接，所述CAN數(shù)據(jù)總線連接有適配器，所述適配器通過(guò)隔離器連接微處理器，所述微處理器還與控制顯示單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋪管船張緊器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張宗發(fā)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張宗發(fā)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51