[发明专利]一种自航全回转起重船起重机的控制系统及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种自航全回转起重船起重机的控制技术，特别涉及一种自航 全回转起重船起重机的反馈控制系统以及一种适合起重机进行稳定控制的控 制方法。

背景技术：

随着海洋资源开发的发展，海洋油气与海洋勘探平台、海洋打捞工程、跨 海大桥建设持续不断增加，海上大型工程作业对大型自航全回转起重船工程施 工的需求大量增加，并且施工使用的起重船越来越趋于大型化。在海上，起重 船作业过程是一个庞大而复杂的系统工程，作业时起重功能由船上的起重机大 型钢结构与电气传动控制系统完成，作业过程系统的状态变化大，作业环境非 常复杂、成本高，在短时间内起吊数千吨重物，将在短时间内使船舶排水量急 剧增加数千吨之多，对起重船的安全影响很大，由此带来在起重作业过程中操 作者工作强度大、紧张度高。起重机的安全运行对于海上作业的成功完成起到 主要作用，系统的安全保护面临高要求。全回转起重机工作过程影响船舶的各 个方面，以起重机为主，结合起重过程相关的船舶压载水系统、船舶锚泊定位 系统进行多重安全保护十分有必要。

目前微控制器在工业领域得到了广泛地应用，自动控制技术的应用受到广 泛重视，自动控制技术成为提高生产率和保障安全的有效手段。自航全回转巨 型起重船机械结构、电气控制复杂，设备数量大，控制系统执行器件的分布相 距有较长的距离，给工程作业安全保障带来了困难。基于现场总线的分布式控 制技术成为复杂系统自动控制与安全保护的基础；应用工业PC机、微控制器及 其现场总线的软/硬件技术进行自航全回转巨型起重船起重机的安全保护值得研 究。

发明内容：

本发明针对上述现有的自航全回转起重船起重机在控制方面所存在的问 题，而提供一种能对自航全回转巨型起重船的海上作业过程进行反馈控制的系 统和方法，以此提供起重船的安全保护和进行实时控制。系统构成以自航起重 船的起重控制为主，结合船舶压载控制与锚泊控制，产生安全协调控制系统； 将自航起重船的3个控制子系统有机结合起来，通过协调控制器进行重物起吊 过程的船舶稳性实时监控，保证起重船作业过程的安全。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案：

一种自航全回转起重船起重机的控制系统，该系统包括协调控制子系统、 起重控制子系统、压载控制子系统、锚泊控制子系统4个子系统，所述协调控 制子系统通过现场总线分别对起重控制子系统、压载控制子系统、锚泊控制子 系统进行综合协调控制。

所述协调控制子系统由上位工控PC机和作为核心控制器的实时微控制器 组成；PC机与微控制器之间进行数据信息的传输，并由微控制器通过现场总 线实现对外控制。

所述起重控制子系统包括操控主令控制器组、微控制器I、工业控制PC机 I、系统状态检测显示仪表、起升控制及其双变频器组、变幅控制及其双变频器 组、回转控制及其变频器组、检测传感器组与信号变送器、安全保护与报警装 置，设备之间通过现场总线进行联接，实现信息的双向传递，同时使多变频器 组、多执行电机实行同步工作。

所述操控主令控制器组传输控制命令到微控制器I，微控制器I分别通过起 升控制及其双变频器组、变幅控制及其双变频器组、回转控制及其变频器组、 检测传感器组与信号变送器、安全保护与报警装置对起重机钢结构中的起升电 机组、变幅电机组、全回转电机群以及起重结构传感器组进行控制，实现起重 过程的协调闭环反馈控制。

所述显示仪表实现信息的共享。

所述起重结构传感器组配置模拟量、开关量传感器，模拟量传感器获取的 信号用于各种定量计算，开关量传感器获取的信号用于逻辑判断，协调控制系 统通过采集的信号计算与判断，确认起重船是否处于安全工作状态；同时该传 感器组还配置重力、张力、扭矩、角度、速度、位置检测传感器，起到对起重 机钢结构状态的检测、安全限位与控制作用，检测被吊重物的起重情况。

所述压载控制子系统包括压载泵和液压给水阀控制开关组、微控制器II、工 业控制PC机II、检测显示仪表、水泵电机控制以及软起动器组、液压驱动装置、 水位检测传感器组与信号变送器、保护与报警装置，设备之间通过现场总线进 行联接，可以实现信息的双向传递。