可編程控制器在船舶減搖鰭隨動(dòng)系統中應用

減搖鰭是最為行之有效的一種主動(dòng)式船舶減搖裝置，它的減搖效率高，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，已廣泛應用于各種船舶中。它的減搖原理是：船舶在水中行駛過(guò)程中，當鰭在水中有一個(gè)速度和傾斜角的時(shí)候，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)升力，利用此升力產(chǎn)生的力矩來(lái)抵抗海浪的干擾力矩，便可達到減小船舶橫搖的目的。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，減搖鰭系統正在逐步完善，減搖效果也在不斷提高。

近年來(lái)，在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，正普遍利用一種新型控制設備--可編程控制器(PLC)。目前的PLC正在向著(zhù)精度更高、功能更多、使用更方便的方向發(fā)展。從PLC的發(fā)展趨勢來(lái)看，PLC控制技術(shù)將成為今后工業(yè)自動(dòng)化的主要手段。將其引入減搖鰭控制系統中，實(shí)現數字化控制，將進(jìn)一步提高控制系統的靈活性和可靠性。

1 減搖鰭隨動(dòng)系統的構成及工作原理

減搖鰭的隨動(dòng)系統連接來(lái)自控制系統的控制信號，是轉鰭機構的中間轉換和功率放大環(huán)節。改造前，每個(gè)隨動(dòng)系統由±15V穩壓電源板DYCJ、綜合放大板SKCJ、操縱轉換板SCCJ、液壓控制系統以用轉鰭機構、反饋、限位元件等組成。隨動(dòng)系統應盡可能快速、準確、穩定地工作。目前，大多數減搖鰭的隨動(dòng)系統都是電-液隨動(dòng)系統。本系統以NJ4型減搖鰭的閥控式電液隨動(dòng)系統為原型，對其做了適當的改進(jìn)，下面進(jìn)行詳細介紹。

原有隨動(dòng)系統的工作原理圖如圖1所示。首先將來(lái)自控制器的信號送到綜合放大電路板SKCJ(該插件板能對控制信號進(jìn)行隔離)，與升力反饋信號進(jìn)行代數求和、校正、放大，然后再與鰭角反饋信號進(jìn)行二次代數求和、校正、放大，接著(zhù)送到鰭機械組合體上的射流管電液伺服閥，進(jìn)行電-液信號轉換。電液伺服閥根據SKCJ板輸出信號的大小和極性調節來(lái)自油源機組的液壓油的流量和流向，使液壓缸的活塞速度和運動(dòng)方向發(fā)生變化，帶動(dòng)鰭機械組合體上的搖臂轉動(dòng)，使鰭轉動(dòng)到一定的角度產(chǎn)生相應的對抗力矩。

改造后，以上各功能完全由PLC實(shí)現，原有隨動(dòng)系統中的各電源、插件板也將由PLC各模塊取代。

2 隨動(dòng)系統的改造

2.1 減搖鰭隨動(dòng)系統的改造設計

PLC隨動(dòng)系統接收來(lái)自控制器的控制信號，經(jīng)過(guò)處理后傳遞給伺服系統，驅動(dòng)減搖鰭移動(dòng)到指定位置，同時(shí)將輸出信號反饋回PLC，構成控制回路。系統改造后的原理如圖2所示。

2.2 系統中PLC的選擇

由于船舶航行在環(huán)境瞬息萬(wàn)變的海面上，工作環(huán)境非常惡劣，比如機艙內的溫度能夠達到55℃，濕度更可以達到95%，并且存在各種強烈的沖擊、振動(dòng)和鹽霧，這就要求安裝在艦船上的減搖鰭系統有較強的抗干擾能力。而船舶上空間狹小，對所安裝設備的體積也有一定的要求。由于減搖鰭隨動(dòng)系統工作環(huán)境的特殊性，對系統中的PLC有較高的要求?？紤]到性能指標、功能、體積和價(jià)格等因素，本文選擇了松下電工的FP0系列可編程控制器。 系統主要包括電源單元、控制單元和兩個(gè)模擬量輸入輸出單元。PLC工作環(huán)境溫度在0～55℃范圍內，工作環(huán)境相對濕度為30%～85%，模擬輸入與PLC內部電路之間采用光電耦合器進(jìn)行隔離，同時(shí)輸入輸出端設置濾波器，使之符合減搖鰭系統工作環(huán)境的要求。