基于VB的船舶液压锚绞组合机检测系统的建立

分 组成 ：手 动收放 缆绳液 压系统 、缆绳恒 张力 调节系统
和 模 拟 加 载 系 统 ，液 压 控 制 原 理 如 图 １ 示 。 定 量 泵 ３ 所 以
一
统和 数据采集 分析软 件 。端子 板采用Ｐ Ｄ． ＡＤ型号 ， ＣＩ ４
用 于 现 场 信 号 线 与 板 卡 过 渡 连 接 和 低 通 滤 波 、Ｉ ／ 换 等 Ｖ变 信 号 处 理 。其 连 接 方 式 如 图２ 示 。 所 】
溢 流 阀 设 定 值 越 大 其 差 越 大 ，可 以从 图８ 中找 出实 验 室 中
试 验 中 固 定 恒 张 力 泵 溢 流 阀 于 ３５ ａ 开 动 恒 张 力 ．ＭＰ ， 系 统 泵 ， 由于 缆 绳 松 弛 ，恒 张 力 泉 工 作 ， 拉 动 缆 绳 ，后 缆 绳 张 力 固定 于 ２６ Ｎ左 右 ，液 压 油 马 达 停 止 收 揽 过 程 。 ． ｋ 海 浪 模 拟 缸 伸 出 ，设 置 模 拟 海 浪 作 用 力 周 期 为 ７ ，加 大 ｓ
压力变送器 ，采用硅压力敏感芯 片，选用 转化为０ １ｍＡ ～０
标 准 电信 号 输 入 到 采 集 卡 中 。在 油 马 达 转 轴 中 心 安 装 了
采 集转速 信号 的光 电编码 器 ，通过 光 电转换将 输 出轴 上
的位 移 量 转 换 成 数 字 量 的 传 感 器 。 控 制 器 由 比 例 溢 流 阀 及 电磁 换 向 阀组 成 ， 通 过 电压 值 控 制 比例 溢 流 阀 的溢 流 压 力 ，从 而 控 制 系 统 的压 力 实 现 对 海 浪 力 度 的 模 拟 。通 过 输 入 频 率 控 制 电磁 阀 的换 向 ，从 而 控 制 系 统 的 通 断 ， 模 拟 海 浪 的撞 击频 率 。 ３ ）检 测 硬 件 系 统 的 总 体 构 成 硬 件 检 测 系 统 主 要 由工 控 机 、Ｐ Ｉ１Ｍ Ｆ 采 集 卡 、 Ｃ 一６ Ｔ ＰＩ ４ Ｃ Ｄ一ＡＤ端 子 板 、 拉 力 传 感 器 、流 量 计 、压 力 传 感 器 ， 转 速 传 感 器 等 硬 件 设 备 组 合 。 硬 件 检 测 系 统 的 总 体 组 成
海浪模 拟缸 的力度 ，缆绳 的力度加 大，缆绳 张力增加 到 系统液 压油马达 开始反转 ，实
停 止 模 拟 缸 的 运 动 ， 从 而 使 缆
锚 绞 组 合机 系 统 溢 流 阀值 对 应 的 产 生 的最 大 缆 绳 张 力 ，在 实 际 运 用 中可 以提 供类 似 的数 据 库 ， 根据 海 海 浪情 况 设 定 溢 流 阀 的值 ，从 而 节 约 资源 ，避 免浪 费 。
在Ｖ Ｂ系 统 中建 立 如 图 ４ 示 的 可 视 化 界 面 ， 点 击 按 所
钮得 到所测值 的 曲线变化 关系 ，点击 加载和清 零可 以控
制 溢 流 阀 的 压 力 值 和 方 向 阀 频 率 值 。 采 集 到 数 据 采 集 流
程 如 图５ 示 。 所
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海 浪 作 用 周 期 设 定 为 １ｓ ０ ，恒 张 力 溢 流 阀值 分 别 设 定 为３ Ｐ 、 ３５ ａ Ｍ ａ ．ＭＰ ，控 制 海 浪 模 拟 作 用 力 从 ｄ Ｎ 大逐 渐 增 ， 大 ， 当作 用 力 到达 一 定 程度 时液 压 马 达 开 始 反转 动 ，缆 绳 松 弛 时 则 马达 会 正 转 拉 紧 缆 绳 ，固 定 于 某 个 值 。 山 图８ 中 可 知 收揽 后 的 拉 力值 较 小 ，不 同 的溢 流 阀压 力 值 收揽 后 的 压 力 基本 差 距 不 大 ，可 以使 船 舶 免 受太 大 的靠 紧 力 ；而 当 海 浪 作用 时则 需 要 很大 的力 才 可 以拉 动 船 舶 ，而 日恒 张 力 ．
图２ 数 据 采 集 卡 和 端 子 板 的信 号 传 递 过 程 ２ ）传 感 器 和 控 制 器
在 实验 台中选用 并安装 了三个传感 器 ：在 缆绳与
潮 汐 涨 落 模 拟 器 连 接 处 安 装 了采 集 缆 绳 张 力 信 号 用 的ＹＬ 一
５ １ 力 传 感 器 。传 感 器 产 生 ４ ２ ｍＡ电流 ， 由于 采 集 卡 ３拉 ～０
定 的排 量 提 供 液 压 马 达 ７ 转 ，带 动 缆绳 收 或 者 放 ，只 旋
要 手 动 调 节 换 向 阀 １ 的方 向 就 可 以 变 换 马 达 的 转 向 ， 从 ６
而供 船舶平 时的手 动收放 缆过程 。在船舶 靠港期 间 ，换
向 阀 １ 固 定 于 打 开 位 置 不 动 ， １换 向阀 处 于 中位 ，泵 ３ ２ ６ 停 转 ，泵 ２ 始 运 转 ，通 过 调 定 溢 流 阀 １ 的压 力 值 ， 可 以控 开 １
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图 ３ 硬 件 结 构 示 意 图 一
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图７ 锚 绞 组 合 机 自动 收 揽 和 放缆 过 程 检 测
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达产 生的逆转 力矩作用和 摩擦力之和 Ｆ Ｂ，张 力 存 Ｆ Ｆ 和 Ｂ 之 间 是 缆 绳 止 住 不 动 ， 工 作 油 压 不变 。 若 大 于Ｆ Ｂ则 缆 绳 会 松 出 ，油 压 会 升 高 。
中 输 入 为 ０ １ Ｖ 在 输 入 信 号 电 路 中 加 入 ５ ０ 电阻 。在 ～０ ， ｏＱ 手 动 换 向 阀 后 安 装 了 采 集 系 统 压 力 信 号 用 的ＫＹＢ１ 系 列 ８
统 ，通 过控制方 向阀６ 的换 向频率和 比例 溢流 阀５ 来模 拟
力 度 的 撞 击 的 方 向和 力 度 。
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力 和 液 压 马 达 转 速 的 曲线 图 如 图７ 示 。 比较 两 图 马 达 开 所 图 ５多通 道 数 据 采 集 流 程
始 反 转 的 力 度 值 ， 由图 ６ 知 缆 绳 张 力 １ ．ｋ － 屿达 中 ９４ Ｎ￣ 开 始 反 转 ，而 存 图７ 张 力 １．ｋ 中 ６８ Ｎ时 液 压 马 达 已经 开始
的 作 用 ， 固 定 恒 张 力 系 统 溢 流 阀压 力 值 时 ，缆 绳 收 放 缆 仍，¨ 。一 一 ｛ ■■§ 作 用 力 不 。收 揽 时最 终 缆 绳 产 生 的拉 力值 Ｆ 小 ， 当风 较
浪 力度 增 力 时 ，风 浪 力 度 Ｆ ¨ Ａ必 须 大 于恒 张 力 系 统 液 压 马
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术交流
ＶＢ中 建 立 可 视 化 平 台 界 面 ， 利 用 ＶＢ的 强 大 功 能 和 各 个 绳 张 力 值 卜 ， 同 时 停 止 恒 张 力 泵 ，运 行 中 马达 受 冲 击 降 时 会 有 部 分 缓 动 ， 所 以在 图 中 在 很 短 的 时 间 内 出 现 很 小 转 速 ， 但 不 影 响 锚 绞 整 体 的 状 态 ， 缆 绳 张ห้องสมุดไป่ตู้力 和 液 压 锚 绞 组 合 机 曲线 关 系 如 图 ６ 示 。 所
缆 换 向 阀 １一 ３液压 马 达 １。 量 计 １一 护 阀 １． 动 收 放 ４流 ５保 ６手
缆 绳 换 向 阀
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堂— 一Ｏ ｝ 端 ＿ 舢 ４ ． － ￣ 板
如 图３ 示 。 所
ｌ ，一 量 泵 ４４１溢 流 阀 ５海 浪 力度 设 定 溢 流 阀 ６海 浪 ， ３定 ２ —．－ ． 一
生 竺 ． 竖
频率设定换 向阀 ７单向节流阀 ８海浪模拟缸 ９缆 绳拉 一 ． －
力传感 器 １． ０背压 阀 １－ １缆绳力度设 定溢流阀 １一 ２ 自动收放
分 别 为 Ｄ Ｉ 出 和 Ｄ／ 输 出 ， 分 别 控 制 海 浪 的 频 率 的控 制 ／ 输 Ａ
和 海 浪 的力 度 摔 制 。 通 过 延 时 函 数 建 立 频 率 拧 制 模 块 ， 实现 对 频 率 的控 制 。
４实 验 数 据 及 分 析
锚 绞组合机收 放缆过程 中由于系统 的泄 露和摩擦力
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图６锚 绞 组 合 机 自动 收 揽 和 放 缆 过 程榆 测 冈
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试 验 海 浪 周 期 为６ ， 恒 张 力 系 统 设 为 ３５ ａ 定 ｓ ．ＭＰ （ 缆绳 张 力 范 围 ） ，在 模 拟 海 浪 作 用 下 得 锚 绞 组 合机 缆 绳 张
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图 １船 舶 锚 绞 组 合 机 液 压 系 统 原 理 图
２锚 绞机检 测系统硬件和软件设计 １ ）采集卡
实验选 用Ｐ Ｉ１ ＭＦ Ｃ 一６ Ｔ多功能模入模 出接 口卡，该卡
３检测系统软件组成
测试 系统 主要 是在ＶＢ软件 环 建立 的，在
机 电设 备
５ ５
传感 器 、控制 器 ，完成对 信号 的采 集及信 号输 出控制 。
软 件 主 要 由 下 列 各 模 块 组 成 ：数 据 采 集 控 制 公 共 模 块 ； 信 号采 集 模 块 ；信 号输 出控 制 模 块 。