基於SynqNet的造波機控制系統

控制系統    時間:2014-03-13 00:28:04
基於SynqNet的造波機控制系統簡介
    模擬波浪的船舶試驗水池可以用來產生各種波浪,來評價海上作業的可靠性和安全性,造波機是與船舶試驗水池配套的最重要的基礎設施,用來產生不同波長和波高的各種形……
基於SynqNet的造波機控制系統正文

 模擬波浪的船舶試驗水池可以用來產生各種波浪,來評價海上作業的可靠性和安全性,造波機是與船舶試驗水池配套的最重要的基礎設施,用來產生不同波長和波高的各種形式的波浪,模擬實際波浪對船隻或水中建築物的影響,測定試驗數據,為科學試驗和工程設計提供可靠的依據。

科學試驗對數據多樣性和準確度要求的不斷提高對試驗水池的規模和造波系統造波板的數量都提出了更高的要求,即將投入使用的目前亞洲最大的船舶試驗水池長320米,寬10米,工作水深為5米,共採用了160塊造波板,能夠產生多向不規則波形,其中最大波高可達0.4米。對於這種大型的複雜造波系統,要實現160塊造波板的同步運行並保證波形的準確度對其控制系統的性能要求非常高。由Danaher Motion公司提供基於高性能SynqNet運動控制網路,只需要在控制器、驅動器以及輸入/輸出模塊之間布設一根電纜,極大地減少控制系統配線數量,將線纜故障造成的危害降到最低。

當SynqNet網路中32 根協同軸一起工作時的伺服更新周期在1ms以內,即整個網路內的軸數據可以在1ms內完成更新,從而達到整個網路內軸與軸之間的高精度同步。整個系統160個軸需要5個這樣的網路,網路之間通過外部I/O信號來同步觸發,從而達到網路之間的同步。據該項目的工程人員介紹:“Synqnet是我們了解到的最先進的運動控制網路。它所具備的高速、數字化以及能夠對多軸同步控制的性能在我們的造波池項目中表現出色,解決了池側造波機的160塊造波板和造波池端的4塊造波板的同步控制問題,完全達到了系統要求的控制精度。”

同樣是因為系統龐大,直接帶動造波板擺動的工業直線執行器和與之相匹配的電機的選擇也至關重要的。傳統的造波機採用液壓系統推動,給用戶的設計和使用帶來許多問題,例如液壓系統設計困難,能耗巨大,效率極低 ,系統維護工作量大且成本高昂,漏油污染水池和環境等。而採用電動執行機構來設計驅動系統,不僅可以降低系統設計的複雜程度,還可以提高造波的效率和精度。

造波時,電機驅動工業執行器往複運動來帶動造波板前後擺動,在水池中形成波浪。由於波高是由造波板的擺動幅度來決定的,在造大波,也就是實驗波高要求較高的情況下,造波板的擺動幅度就要越大,系統要求的電機功率也就越大,但是電機功率越大,它的轉動慣量也就越大。如果電機的轉動慣量太大,造波板在運動過程中受它的慣性影響轉不回來,必然會影響系統的頻率響應,控制精度就很難保證。在這個系統中必須要選用功率大而轉動慣量小的電機。最終,與造波池端的4塊造波板配套的是Danaher Motion的低慣量GoldLine BH系列電機。

造波池側的160塊造波板需要配備160個工業直線執行器和配套的電機,通過計算,Danaher Motion的TC4系列工業直線執行器恰好能滿足功率要求,這種大型工業直線執行器適於重型推力負載在12000N的行程1500mm範圍內。

實踐驗證

目前,這一亞洲最大的造波試驗水池即將投入使用,在系統調試階段所做的所有空載試驗顯示的結果都能夠達到設計預期的效果。“在這個項目整個實施過程中,Danaher Motion公司除了提供了優質的產品外,從最初的系統設計、項目實施調試到項目完成後的維護工作,Danaher Motion公司的技術人員一直都全程參與,為我們提供了完善的技術支持和服務。”該項目的負責人說。

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