拉繩位移傳感器在船舶油缸上同步控制的應(yīng)用

拉繩位移傳感器在船舶油缸同步控制中的應(yīng)用是解決大型船舶舵葉和螺旋槳液壓驅(qū)動系統(tǒng)中油缸不同步問題的有效方案。以下是對該應(yīng)用方案的詳細(xì)分析和說明：

液壓工作平臺主/從同步控制原理圖

拉繩位移傳感器應(yīng)用背景及問題

大型船舶的舵葉和螺旋槳由于質(zhì)量巨大，其液壓系統(tǒng)設(shè)計面臨諸多挑戰(zhàn)。其中，四個驅(qū)動頂升油缸由于距離液壓源遠(yuǎn)近不同，導(dǎo)致管路壓力損耗差異，進(jìn)而造成油缸上下移動速度不一致。這種不一致性導(dǎo)致臺車平臺在上升和下降過程中出現(xiàn)傾斜，嚴(yán)重時甚至威脅航行安全。

解決方案
為了解決這個問題，可以采用拉繩位移傳感器、4-20mA輸出的多圈絕對值編碼器和PLC（以Siemens S7-300為例）來構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)四個液壓油缸的同步控制。

1. 硬件組成
拉繩位移傳感器：用于實時測量每個油缸的位移，提供精確的位置反饋。
4-20mA輸出的多圈絕對值編碼器：與拉繩位移傳感器配合，將位移信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號，便于PLC讀取和處理。
PLC（Siemens S7-300）：作為系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)采樣、計算和輸出控制信號。
比例伺服閥：根據(jù)PLC的控制信號實時調(diào)節(jié)油缸流量，實現(xiàn)油缸運動速度的精確控制。
2. 控制策略
主/從同步控制：選定其中一個油缸（如1#油缸）為主油缸，其余為從油缸。主油缸的位移作為標(biāo)準(zhǔn)，其他從油缸根據(jù)與主油缸的位移偏差進(jìn)行調(diào)整。
實時采樣與計算：PLC按恒定的采樣周期讀取各個編碼器的4-20mA信號，計算每個從油缸相對于主油缸的位移偏差。
流量調(diào)節(jié)：根據(jù)位移偏差，PLC控制比例伺服閥增大或減小油缸流量，從而調(diào)整從油缸的運動速度。
穩(wěn)定性維護(hù)：當(dāng)位移偏差較小時，為避免運動振蕩，控制系統(tǒng)不作調(diào)節(jié)。當(dāng)位移偏差超出系統(tǒng)允許的極限值時，系統(tǒng)報警并停止同步運動。

系統(tǒng)優(yōu)勢
高精度：拉繩位移傳感器和編碼器的組合提供了高精度的位置反饋，確保了油缸運動的精確控制。
穩(wěn)定性：主/從同步控制策略結(jié)合閉環(huán)控制系統(tǒng)，有效維護(hù)了油缸運動的穩(wěn)定性。
靈活性：系統(tǒng)可根據(jù)實際需求進(jìn)行靈活配置和調(diào)整，適應(yīng)不同負(fù)載和工況。
安全性：當(dāng)位移偏差超出極限值時，系統(tǒng)能夠自動報警并停止同步運動，確保航行安全。

拉繩位移傳感器在船舶油缸同步控制中的應(yīng)用，通過結(jié)合4-20mA輸出的多圈絕對值編碼器和PLC等硬件組件，以及主/從同步控制策略，實現(xiàn)了四個液壓油缸的高精度同步控制。這一方案有效解決了大型船舶舵葉和螺旋槳液壓驅(qū)動系統(tǒng)中油缸不同步的問題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

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