專利名稱：波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋工程試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，涉及海洋工程及港工水槽造波機(jī)測控系統(tǒng)，特別涉及能夠同步模擬海浪與洋流運(yùn)動的波流同步模擬裝置的測控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國從五十年代開始水池造波方面的研究工作，但到目前為止，國內(nèi)自 主研發(fā)的造波機(jī)仍以液壓驅(qū)動為主，而以交流伺服電機(jī)驅(qū)動的造波機(jī)鮮有成功案例。因?yàn)橐粋€完整的造波系統(tǒng)，不僅包括完備的硬件設(shè)施，還包括配套的測控系統(tǒng)，測控系統(tǒng)是整個造波系統(tǒng)的靈魂，它直接決定了造波種類、造波效果、測控便易程度、安全性能等方面。另一方面，在真實(shí)的海洋中，不可能同時僅存在海浪一種物理現(xiàn)象，在海浪發(fā)生的同時，往往同時伴隨著洋流運(yùn)動的發(fā)生。為了在更真實(shí)海洋狀況下進(jìn)行物理模型試驗(yàn)研究，需要一種能夠同步模擬海浪和洋流運(yùn)動的試驗(yàn)設(shè)備。波流同步模擬裝置是一種能夠在水槽中同步模擬海浪和洋流運(yùn)動的海洋工程試驗(yàn)設(shè)備。波流同步模擬裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)上主要由滾珠絲桿、滑塊、造波板、機(jī)架組成。造波板寬I. 2米，下端與水槽底部齊平，浸入水中。由輸入造波指令控制伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動滾珠絲杠動作，滑塊在滾珠絲杠推動下滑動，帶動造波板實(shí)施造波；由輸入造流指令控制交流變頻器驅(qū)動交流變頻電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動水泵實(shí)施造流。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有的造波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案及控制方面所存在的不足，以及為了能夠更加真實(shí)的模擬海洋物理現(xiàn)象的運(yùn)動狀況以滿足試驗(yàn)研究的需要，本實(shí)用新型提供一種自動化程度更高、性能更加穩(wěn)定、功能更完善的波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，包括工控機(jī)、波流電氣控制柜、交流伺服電機(jī)、交流變頻電機(jī)、造波板以及水泵；所述波流電氣控制柜中含有伺服控制器與交流變頻器；工控機(jī)與伺服控制器之間通過CAN總線通訊方式相連；工控機(jī)與交流變頻器之間通過RS-485通訊方式相連；伺服控制器與交流伺服電機(jī)連接，交流伺服電機(jī)與造波板連接；交流變頻器與交流變頻電機(jī)連接，交流變頻電機(jī)與水泵連接；所述工控機(jī)通過CAN總線通訊控制伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動造波板實(shí)施造波，通過RS-485通訊控制交流變頻器驅(qū)動交流變頻電機(jī)帶動水泵實(shí)施造流。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述伺服控制器上連接有行程中位接近開關(guān)和前后極限行程開關(guān)。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述交流伺服電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)變壓器連接伺服控制器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器將交流伺服電機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)實(shí)時反饋給伺服控制器，形成閉環(huán)控制。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為還包括流速儀，用于對實(shí)際流速值進(jìn)行采樣記錄。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為還包括浪高儀，所述浪高儀通過端子板與工控機(jī)的A/D采集卡連接，用于采樣浪高數(shù)據(jù)。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述工控機(jī)與人機(jī)操作界面連接，所述人機(jī)操作界面用于輸入造波板行程及造波頻率設(shè)定值、流速及流場方向設(shè)定值；圖形顯示并記錄保存造波板實(shí)際運(yùn)行軌跡和采樣波形。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是I、本實(shí)用新型以伺服控制器與交流變頻器為核心驅(qū)動元件，具有同步模擬海浪和洋流運(yùn)動的功能。通訊方式中同時采用了 CAN總線通訊與RS-485通訊，造波采用CAN總線通訊，造流采用RS-485通訊。同時，規(guī)則波啟動與不規(guī)則波啟動有互鎖功能。2、本實(shí)用新型的人機(jī)操作界面控制系統(tǒng)除具有基本的波流參數(shù)輸入、啟動、停止、采樣等功能外，還具備造波板運(yùn)動軌跡監(jiān)控、采樣波形圖形顯示功能；具備伺服控制器和交流變頻器通訊、準(zhǔn)備、運(yùn)行、零位、流場方向、極限位置、故障報警等信號狀態(tài)監(jiān)控功能。
·[0015]3、本實(shí)用新型具備完善的自動尋零、零位定位以及極限位置保護(hù)功能，在造波零位采用行程中位接近開關(guān)控制定位，具有造波前自動尋零功能；在造波極限位置處采用前后極限行程開關(guān)進(jìn)行限位保護(hù)。4、本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)變壓器對交流伺服電機(jī)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時反饋，構(gòu)成閉環(huán)位置控制，并由此監(jiān)控造波板實(shí)際運(yùn)動軌跡，在人機(jī)操作界面可實(shí)時圖形顯示。5、本實(shí)用新型利用浪高儀進(jìn)行浪高采樣，采樣浪高數(shù)據(jù)經(jīng)由A/D采集卡輸入至工控機(jī)，在人機(jī)操作界面上圖形顯示、并記錄保存。

圖I是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意框圖。圖2是本實(shí)用新型的上位計算機(jī)人機(jī)操作界面示意圖。圖3是本實(shí)用新型的規(guī)則波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程示意圖。圖4是本實(shí)用新型的不規(guī)則波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程示意圖。圖5是本實(shí)用新型的造流控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。一、如圖I所示，本實(shí)用新型主要由工業(yè)控制計算機(jī)(下簡稱工控機(jī))、波流電氣控制柜、交流伺服電機(jī)、交流變頻電機(jī)、浪高儀、流速儀組成。波流電氣控制柜中含有伺服控制器與交流變頻器兩大核心驅(qū)動部件。安裝有人機(jī)操作界面控制系統(tǒng)的工控機(jī)以及裝有伺服控制器和交流變頻器的波流電氣控制柜設(shè)立在波流水槽中部附近的控制室中。工控機(jī)與波流電氣控制柜中的伺服控制器之間通過CAN總線通訊方式相連；工控機(jī)與波流電氣控制柜中的交流變頻器之間通過RS-485通訊方式相連。在波流電氣控制柜面板上有上電、停止操作按鈕。波流電氣控制柜中的伺服控制器與交流伺服電機(jī)連接；波流電氣控制柜中的交流變頻器與交流變頻電機(jī)連接。浪高儀與工控機(jī)中的A/D采集卡連接。工控機(jī)通過人機(jī)操作界面進(jìn)行波流指令輸入，工控機(jī)通過CAN通訊卡總線通訊控制伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動造波板實(shí)施造波，采用旋轉(zhuǎn)變壓器反饋交流伺服電機(jī)的實(shí)時數(shù)據(jù)，對交流伺服電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)位置控制。由浪高儀采樣實(shí)際波高數(shù)據(jù)，造波板實(shí)際運(yùn)行軌跡和采樣波形可由人機(jī)操作界面圖形顯示。通過RS-485通訊口串行通訊控制交流變頻器驅(qū)動交流變頻電機(jī)帶動水泵實(shí)施造流，實(shí)際流速值采用手持式智能流速儀進(jìn)行采樣記錄。造波板行程及造波頻率設(shè)定值經(jīng)由人機(jī)操作界面輸入后，由其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為造波給定指令，伺服控制器根據(jù)造波給定指令與旋轉(zhuǎn)變壓器反饋的電機(jī)實(shí)際數(shù)據(jù)形成閉環(huán)控制，輸出電機(jī)控制信號，控制交流伺服電機(jī)帶動造波板按指定的運(yùn)動軌跡運(yùn)行，同時監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行狀況，發(fā)出正常或報警信號，在緊急情況下能夠急停。流速及流場方向設(shè)定值經(jīng)由人機(jī)操作界面輸入后，由其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為造流給定指令，交流變頻器根據(jù)造流給定指令輸出電機(jī)控制信號，控制交流變頻電機(jī)按指定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向運(yùn)行，同時監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行狀況，發(fā)出正?；驁缶盘?，在緊急情況下能夠急停。造波控制采用CAN總線通訊方式連接工控機(jī)與伺服控制器；造流控制采用RS-485串行通訊方式連接工控機(jī)與交流變頻器。二、伺服控制器 波流電氣控制柜中，造波功能的核心部件是伺服控制器，本測控系統(tǒng)選用的是Lenze 9300系列伺服控制器作為造波驅(qū)動器，根據(jù)系統(tǒng)要求，其總體配置如下反饋系統(tǒng)(X7):旋轉(zhuǎn)變壓器反饋，將伺服電機(jī)的實(shí)時數(shù)據(jù)反饋到伺服控制器。通訊模塊(X4):系統(tǒng)總線方式，與工控計算機(jī)實(shí)現(xiàn)CAN總線的通訊連接。數(shù)字信號輸入(X5):用于伺服控制器使能信號輸入、造波零位信號輸入、造波極限位置信號輸入等功能的實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號輸出(X5):用于運(yùn)行指示信號輸出、故障報警信號輸出等功能的實(shí)現(xiàn)。伺服控制器功能實(shí)現(xiàn)主要是由以下幾大功能模塊完成的電機(jī)控制模塊(MCTRL):具有電流控制器、轉(zhuǎn)矩限幅、速度控制器、設(shè)定速度限幅、相位控制器、快停等功能。運(yùn)行控制器模塊(DCTRL):具有快停、運(yùn)行使能與禁止、控制器使能與禁止、跳閘設(shè)置、控制器狀態(tài)等功能。系統(tǒng)總線模塊(CAN-IN)系統(tǒng)總線模塊(CAN-OUT)自由設(shè)置數(shù)字輸入模塊(DIGIN)自由設(shè)置數(shù)字輸出模塊(DIGOUT)伺服控制器所執(zhí)行的功能主要包括以下幾大部分造波操作控制模塊伺服控制器通過CAN總線通訊接收上位計算機(jī)人機(jī)操作界面控制系統(tǒng)發(fā)出的造波指令，又通過旋轉(zhuǎn)變壓器反饋得到伺服電機(jī)實(shí)際數(shù)據(jù)，由此形成閉環(huán)控制得到電機(jī)控制指令，驅(qū)動伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成造波任務(wù)。造波狀態(tài)反饋模塊伺服控制器將通訊狀態(tài)、準(zhǔn)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、零位狀態(tài)、電機(jī)數(shù)據(jù)、極限狀態(tài)等信息實(shí)時反饋到上位計算機(jī)人機(jī)操作界面。造波實(shí)時工況處理模塊伺服控制器對接收到的造波指令進(jìn)行判斷，濾掉錯誤指令；同時對伺服電機(jī)的實(shí)時狀況進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常時，發(fā)出報警信號或快速停止。三、交流變頻器波流電氣控制柜中，造流功能的核心部件是交流變頻器，本測控系統(tǒng)選用的是SIEMENS MICROMASTER 440通用型變頻器作為造流驅(qū)動器，根據(jù)系統(tǒng)要求，其總體配置性能如下無傳感器矢量控制(SLVC )快速電流限制功能(FCL)加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能具有比例、積分、微分控制功能的閉環(huán)控制(PID)交流變頻器所執(zhí)行的功能主要包括以下幾大部分造流操作控制模塊交流變頻器通過RS-485通訊接收上位計算機(jī)人機(jī)操作界面控制系統(tǒng)發(fā)出的造流指令，得到電機(jī)控制指令，驅(qū)動交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成造流任務(wù)?！ぴ炝鳡顟B(tài)反饋模塊交流變頻器將通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行方向等信息實(shí)時反饋到上位計算機(jī)人機(jī)操作界面。造流實(shí)時工況處理模塊交流變頻器對接收到的造流指令進(jìn)行判斷，濾掉錯誤指令；同時對交流電機(jī)的實(shí)時狀況進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常時，發(fā)出報警信號或停止電機(jī)。四、人機(jī)操作界面波流同步模擬裝置中，所有的測控指令都是通過上位計算機(jī)人機(jī)操作界面來輸入并下發(fā)，所有的實(shí)時反饋信息、測量采樣以及圖形曲線顯示都是通過人機(jī)操作界面來讀取，沒有任何一款現(xiàn)成軟件可以如此貼切的完成此功能。為此，專門采用VB軟件編制了本測控系統(tǒng)的人機(jī)操作界面控制系統(tǒng)。如圖2所示，人機(jī)操作界面由幾個方面的功能塊組成造波狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控造波收發(fā)指令、造波通訊狀態(tài)、造波板位置狀態(tài)。造流狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控造流收發(fā)指令、造流通訊狀態(tài)、造流通訊報警信息。伺服控制器狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控伺服控制器的狀態(tài)反饋信息，包括伺服通訊、伺服準(zhǔn)備、造波板零位、伺服運(yùn)行、伺服故障、造波板后極限、造波板前極限等信號。交流變頻器狀態(tài)指示模塊監(jiān)控交流變頻器的狀態(tài)反饋信息，包括變頻器通訊、變頻器運(yùn)行、電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、變頻器報警等信號。故障報警處理模塊控制系統(tǒng)循環(huán)掃描監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的故障報警信號，出現(xiàn)故障報警信號時，伺服控制器或交流變頻器會根據(jù)具體原因的不同，做出急?；蛘甙l(fā)出警告處理，人機(jī)操作界面中故障報警指示燈亮，故障報警代碼顯示，通過故障查看功能，查看故障報警原因。造波極限位置保護(hù)模塊人機(jī)操作界面啟動后，控制系統(tǒng)首先判斷造波板是否位于極限位置，若位于極限位置，則彈出警告對話框，提醒執(zhí)行造波板復(fù)位功能，并禁止造波。造波自動尋零|吳塊人機(jī) 呆作界面啟動后，在造波啟動使能如，控制系統(tǒng)會判斷造波板是否處于造波零位，若未處于零位，則造波啟動使能后，系統(tǒng)自動開啟尋零功能，自動尋零，找到零位后才開始造波。規(guī)則波測控模塊包括規(guī)則波參數(shù)設(shè)置模塊、規(guī)則波啟停模塊、規(guī)則波采樣模塊、規(guī)則波圖形曲線顯示模塊。在規(guī)則波參數(shù)設(shè)置模塊中，設(shè)置規(guī)則波的輸入?yún)?shù)(造波頻率、波高或造波板沖程、造波時間長度)后，控制系統(tǒng)生成造波目標(biāo)曲線，當(dāng)啟停模塊中的造波啟動使能后，且造波板處于零位，控制系統(tǒng)將目標(biāo)曲線以每10毫秒I個數(shù)據(jù)的速度發(fā)送至伺服控制器中，伺服控制器同時接收旋轉(zhuǎn)變壓器反饋的電機(jī)數(shù)據(jù)，由此形成閉環(huán)控制得到電機(jī)控制指令，驅(qū)動伺服電機(jī)完成造規(guī)則波任務(wù)。在造波過程中，規(guī)則波圖形曲線顯示模塊將由A/D轉(zhuǎn)換卡輸入得到的實(shí)際波高數(shù)據(jù)以及旋轉(zhuǎn)變壓器得到的造波板實(shí)際運(yùn)動軌跡以圖形曲線的形式實(shí)時顯示。規(guī)則波采樣模塊將會對所需要的實(shí)際浪高數(shù)據(jù)記錄保存。不規(guī)則波測控模塊包括不規(guī)則波波譜調(diào)用模塊、不規(guī)則波啟停模塊、不規(guī)則波采樣模塊、不規(guī)則波圖形曲線顯示模塊。在不規(guī)則波波譜調(diào)用模塊中，采用數(shù)據(jù)調(diào)用的方式，將所需目標(biāo)波譜的造波數(shù)據(jù)加載至控制系統(tǒng)中，當(dāng)不規(guī)則波啟停模塊中的造波啟動使能后，且造波板處于零位，控制系統(tǒng)將目標(biāo)波譜以每10毫秒I個數(shù)據(jù)的速度發(fā)送到伺服控制器中，伺服控制器同時根據(jù)接收到的實(shí)際電機(jī)數(shù)據(jù)，得到電機(jī)控制指令，驅(qū)動伺服電機(jī)完成造不規(guī)則波任務(wù)。在造波過程中，不規(guī)則波圖形曲線顯示模塊將由A/D轉(zhuǎn)換卡輸入得到的實(shí)際波高數(shù)據(jù)以及旋轉(zhuǎn)變壓器得到的造波板實(shí)際運(yùn)動軌跡以圖形曲線的形式實(shí)時顯示。不規(guī)則波采樣模塊將會對所需要的實(shí)際浪高數(shù)據(jù)記錄保存。造流控制模塊包括造流參數(shù)設(shè)置模塊、造流啟停模塊。在造流參數(shù)設(shè)置模塊中，設(shè)置水深、流速、流場方向等參數(shù)后，控制系統(tǒng)將生成造流目標(biāo)數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)參數(shù)變頻器 參數(shù)加載至變頻器中，待造流啟停模塊中的造流啟動使能后，控制系統(tǒng)將會以每100毫秒I組數(shù)據(jù)的速度與變頻器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，由變頻器驅(qū)動水泵電機(jī)完成造流任務(wù)。CAN總線通訊模塊上位計算機(jī)測控系統(tǒng)與造波伺服控制器之間采用系統(tǒng)總線(CAN)通訊。這里CAN協(xié)議采用的報文格式為標(biāo)準(zhǔn)格式。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，首先是報文的起始位(S0F)，然后是由11位標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位(RTR)組成的仲裁場，然后是6位的控制場，它包括標(biāo)識符擴(kuò)展位(IDE)、保留位、四個字節(jié)的數(shù)據(jù)長度(DLC)，然后是8個字節(jié)的數(shù)據(jù)場，其后是一個循環(huán)冗余檢查(CRC)，應(yīng)答場(ACK)包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符，最后是幀結(jié)束。RS-485通訊模塊上位計算機(jī)測控系統(tǒng)與造流交流變頻器之間采用通用的串行接口協(xié)議(USS)通訊。USSR協(xié)議由起始位(STX)、報文長度(LGE)、從站地址(ADR)、校驗(yàn)和(BCC)組成。五、在本實(shí)用新型中，人機(jī)操作界面功能的實(shí)現(xiàn)是通過控制系統(tǒng)循環(huán)掃描、功能模塊調(diào)用來實(shí)現(xiàn)的(I)規(guī)則波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，規(guī)則波測控系統(tǒng)人機(jī)操作界面使能后，控制系統(tǒng)首先執(zhí)行CAN總線通訊模塊，與伺服控制器之間以CAN總線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。調(diào)用伺服控制器狀態(tài)監(jiān)控模塊與造波狀態(tài)監(jiān)控模塊，控制系統(tǒng)以IOOHz的頻率循環(huán)掃描檢測CAN總線通訊狀態(tài)、伺服控制器故障報警信號、造波板極限位置信號、造波板零位信號、伺服控制器準(zhǔn)備狀態(tài)信號、運(yùn)行狀態(tài)信號等。如果出現(xiàn)故障報警信號，則調(diào)用故障報警處理模塊，待清除故障后系統(tǒng)方可繼續(xù)運(yùn)行。如果造波板位于極限位置，則調(diào)用造波板極限位置保護(hù)模塊，執(zhí)行其復(fù)位功能，使造波板向極限位置相反方向運(yùn)行。執(zhí)行規(guī)則波測控模塊，對規(guī)則波輸入?yún)?shù)進(jìn)行設(shè)置，待規(guī)則波啟停模塊中的造波啟動使能后，系統(tǒng)先調(diào)用造波自動尋零模塊，判斷造波板是否位于造波零位，如果否，則開啟自動尋零功能，自動尋找造波零位，找到零位后，系統(tǒng)自動記錄，本次規(guī)則波造波已找到零位，自動尋零功能關(guān)閉，規(guī)則波測控模塊繼續(xù)執(zhí)行造波命令，將規(guī)則波目標(biāo)數(shù)據(jù)循環(huán)不斷下發(fā)至伺服控制器，控制造波；如果沒找到造波零位，則規(guī)則波測控模塊停止執(zhí)行，造波停止；在造波過程中，可執(zhí)行規(guī)則波圖形曲線顯示模塊實(shí)時查看造波板運(yùn)行軌跡曲線與實(shí)際波高曲線；可執(zhí)行規(guī)則波采樣模塊對所需要的波高數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存。[0071](2)不規(guī)則波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，不規(guī)則波測控系統(tǒng)人機(jī)操作界面使能后，控制系統(tǒng)首先執(zhí)行CAN總線通訊模塊，與伺服控制器之間以CAN總線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。調(diào)用伺服控制器狀態(tài)監(jiān)控模塊與造波狀態(tài)監(jiān)控模塊，控制系統(tǒng)以IOOHz的頻率循環(huán)掃描檢測CAN總線通訊狀態(tài)、伺服控制器故障報警信號、造波板極限位置信號、造波板零位信號、伺服控制器準(zhǔn)備狀態(tài)信號、運(yùn)行狀態(tài)信號等。如果出現(xiàn)故障報警信號，則調(diào)用故障報警處理模塊，待清除故障后系統(tǒng)方可繼續(xù)運(yùn)行。如果造波板位于極限位置，則調(diào)用造波板極限位置保護(hù)模塊，執(zhí)行其復(fù)位功能，使造波板向極限位置相反方向運(yùn)行。調(diào)用不規(guī)則波測控模塊，執(zhí)行不規(guī)則波波譜調(diào)用模塊，待不規(guī)則波啟停模塊中的造波啟動使能后，系統(tǒng)先調(diào)用造波自動尋零模塊，判斷造波板是否位于造波零位，如果否，則開啟自動尋零功能，自動尋找造波零位，找到零位后，系統(tǒng)自動記錄，本次不規(guī)則波造波已找到零位，自動尋零功能關(guān)閉，不規(guī)則波測控模塊繼續(xù)執(zhí)行造波命令，將不規(guī)則波目標(biāo)波譜的數(shù)據(jù)循環(huán)不斷下發(fā)至伺服控制器，控制造波；如果沒找到造波零位，則不規(guī)則波測控模塊停止執(zhí)行，造波停止；在造波過程中，可執(zhí)行不規(guī)則波圖形曲線顯示模塊實(shí)時查看造波板運(yùn)行軌跡曲線與實(shí)際波高曲線；可執(zhí)行不規(guī)則波采樣模塊對所需要的波高數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存。(3)造波控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖5所示，造波測控系統(tǒng)人機(jī)操作界面使能后，控制系·統(tǒng)首先執(zhí)行RS-485通訊模塊，與交流變頻器之間以RS-485通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。調(diào)用變頻器狀態(tài)監(jiān)控模塊與造流狀態(tài)監(jiān)控模塊，控制系統(tǒng)以IOHz的頻率循環(huán)掃描檢測RS-485通訊狀態(tài)、變頻器故障報警信號、運(yùn)行狀態(tài)信號等。如果出現(xiàn)故障報警信號，則調(diào)用故障報警處理模塊，待清除故障后系統(tǒng)方可繼續(xù)運(yùn)行。執(zhí)行造流測控模塊，對造流輸入?yún)?shù)進(jìn)行設(shè)置，調(diào)用造流參數(shù)設(shè)置模塊生成造流目標(biāo)數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)參數(shù)加載到變頻器中，待造流啟停模塊中的造流啟動使能后，控制系統(tǒng)將以IOHz頻率循環(huán)不斷與變頻器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，驅(qū)動水泵電機(jī)完成造流。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于包括工控機(jī)、波流電氣控制柜、交流伺服電機(jī)、交流變頻電機(jī)、造波板以及水泵；所述波流電氣控制柜中含有伺服控制器與交流變頻器；工控機(jī)與伺服控制器之間通過CAN總線通訊方式相連；工控機(jī)與交流變頻器之間通過RS-485通訊方式相連；伺 服控制器與交流伺服電機(jī)連接，交流伺服電機(jī)與造波板連接；交流變頻器與交流變頻電機(jī)連接，交流變頻電機(jī)與水泵連接；所述工控機(jī)通過CAN總線通訊控制伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動造波板實(shí)施造波，通過RS-485通訊控制交流變頻器驅(qū)動交流變頻電機(jī)帶動水泵實(shí)施造流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于所述伺服控制器上連接有行程中位接近開關(guān)和前后極限行程開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于所述交流伺服電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)變壓器連接伺服控制器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器將交流伺服電機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)實(shí)時反饋給伺服控制器，形成閉環(huán)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于還包括流速儀，用于對實(shí)際流速值進(jìn)行采樣記錄。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于還包括浪高儀，所述浪高儀通過端子板與工控機(jī)的A/D采集卡連接，用于采樣浪高數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)與人機(jī)操作界面連接，所述人機(jī)操作界面用于輸入造波板行程及造波頻率設(shè)定值、流速及流場方向設(shè)定值；圖形顯示并記錄保存造波板實(shí)際運(yùn)行軌跡和采樣波形。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種波流同步模擬裝置測控系統(tǒng)，由工控機(jī)、波流電氣控制柜、交流伺服電機(jī)、交流變頻電機(jī)、造波板、水泵、浪高儀及流速儀組成。通過工控機(jī)的人機(jī)操作界面進(jìn)行波流指令輸入，由CAN總線通訊控制伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動造波板實(shí)施造波，采用旋轉(zhuǎn)變壓器反饋交流伺服電機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)，由浪高儀采樣實(shí)際波高數(shù)據(jù)，造波板實(shí)際運(yùn)行軌跡和采樣波形由人機(jī)操作界面圖形顯示；由RS-485串行通訊控制交流變頻器驅(qū)動交流變頻電機(jī)帶動水泵實(shí)施造流，實(shí)際流速值采用流速儀進(jìn)行采樣記錄。本實(shí)用新型功能完善、性能穩(wěn)定、操作方便、測試效率高，可廣泛應(yīng)用于海洋工程水槽、港工水槽波流系統(tǒng)的控制與測量。
文檔編號G05B19/418GK202694090SQ20122012828
公開日2013年1月23日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者戚磊, 崔巖, 潘瓊文, 芮其潔, 陳趙 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所