无人驳的锚机遥控系统研制及应用

第l 期(总第118期)2008年6月船舶设计通讯J O U R N A L O F SH JP D E S I C NN 0．1(s e —alN O ．118)J une2∞8无人驳的锚机遥控系统研制及应用刘希沪姜伟(上海港复兴船务公司上海200088)[摘要】通过对锚机系统进行研究．利用自动控制和工业无线遥控技术．使操作人员不用登上驳船．仅用一台手持式遥控器就能完成收、放锚作业。

无人驳锚机遥控系统在第4届中国专利与名牌博览会上获得金奖。

[关键词】无人驳；锚机遥控系统；PL c 控制；白控发电机组[中图分类号】U 664．4+2【文献标识码】A[文章编号】100l —拓24(2008)O l -0076一03R es ea r ch and A ppI i c at i ononR e m ot e C ont r olSys t em of Anc hor i n U 砌anned B ar gel i u X i huJi ang Wei A bs t r ac t ：111i s paper bas edont he r es e ar chof 锄chorsyst em ，us i ngappl i cat i ∞0f t e chnol og)r ofaut om at i c cont roland i ndust r i al 丽托l ess r em ot e cont rD l s ys t em t o re al i ze t h at t he ope ra t ors ne e dn ’t w ei gh o rdr op t he anehor a 矗ergc t l i ng aboar d t he bar ge ，al l t he wor k coul d be done by t he ope 饱t or t hough ah 卸dhol d c ∞t m l l e r ．11he advan ced s ys t em has wo n t he f i rs t pr i z e i n t he N O ．4Pat e nt and F 锄ousB r 舳d Exposi t i onofChi m ．K e yw or dS ：unm anne d bar ge ；r em ot e cont r ol s yst em of anchor ；PLC c ont r ol ；aut om a t i c c ont r ol gene m t or 鸵tU刖昌上海港复兴船务公司现有5艘2000卜10000t的无人驳船．长期从事远洋和中国沿海拖带作业。

无人驳船在海上作业收、放锚时．需要通过拖船将操作人员送至驳船。

再在驳船上操纵锚机进行收、放锚作业。

不但劳动强度大、工作效率低，而且还存在很大的安全隐患，特别是遇到恶劣天气，操作人员的安全会受到极大的威胁。

为了解决这一问题，我们利用当前先进的技术，改变目前的作业方式。

我们将现有的锚机系统改造为遥控锚机系统．既提高工作效率，降低了生产成本，又使操作人员的在作业时更加安全。

目前使用的锚机系统是采用手动操作的方式。

主要存在以下缺点：1)当海上拖带到达锚地时。

因驳船上无人抛锚．使主拖拖船无法解缆，此时需借用其它船舶把操作人员送上驳船．增加了生产成本；2)由于需要现场操作，操作人员在海上登船时，存在一定的安全隐患。

尤其是大风浪天气，对操作人员的安全威胁更大；31锚机的操作完全为手工方式，收放锚的长度靠估算和目测判断，对操作人员的技术水平和现场操作经验要求较高；4)锚机启动前，要启动分散在不同位置的发电机组等设备。

工作效率低；【收稿日期j 2∞84一12[作者简介】刘希沪(1957．12一)，船舶中级(轮机长)，从事船舶轮机管理工作。

姜伟(1963．7一)．高级工程师，从事船舶技术管理工作。

76刘希沪姜伟：无人驳的锚机遥控系统研制及应用5)生产作业中需要多人合作，船舶生产作业成本高。

无线接．II殳系统1无人驳锚机遥控系统的研制系统具备手动、全自动、半自动3种操作模式。

手动模式下，使用改造前的人工操作方式；全自动、半自动模式下，采用遥控器和PLC自动控制方式运行。

对锚机和柴油机发电机组的运行实行自动控制，并监控运行状态。

锚机遥控系统是由工业无线遥控系统、PL C自动控制系统、柴油发电机组和液压锚机系统四大部分组成。

见图l。

操作人员通过遥控器发射相关工作指令，接收器通过接受天线收到信号后，处理还原成相应工作指令．将指令用信号线传递给PLc控制系统．P LC控制系统根据指令和控制程序对柴油发电机组和液压锚机进行控制．从而实现远程遥控柴油发电机的启动、运行、停车和锚机的收锚、放锚。

同时PL C根据设备的运行状态将相关信号通过信号线传递到接收器，接收器将反馈发射给遥控器，使操作人员通过遥控器上相应的指示灯了解设备的运行状态。

图l锚机遥控系统原理示意图在保持柴油发电机组原有功能和操作方式不变的前提下。

对其进行了改造，增加了油门电机、速度转速传感器等设备，将其和PL C控制系统连接，使柴油发电机组的运行。

由P LC自动控制系统对其进行控制．见图2。

当给P LC启动柴油发电机组信号后，系统自动无线系统输入、输出模块I程序存储器I丽习I隔寄存器嗣运算处理器寄存器锚机系统输人、输出模块寄存器图2PL C系统控制流程图柴油机输入、输出模块控制油门电机由停车位置开启到怠速位置，然后给启动马达启动信号。

启动发电机组。

机组有3次启动功能，若第1次启动不成功，经一段延时后再次启动．若第2次启动不成功，则延时后进行第3次启动。

若连续3次启动均不成功，则视为启动失败，发出报警信号，同时油门电机将油门拉回到停车位置。

3次启动中只要有1次成功，就按预先设置的程序往下运行；半自动时，给PLC全速指令，或全自动时怠速运行10m i n(可调)后，油门电机拉动油门，使柴油机发电机组提高到l500撕n．全速运行。

PLc接到合闸信号，如机组发电正常，则系统自动合闸，使柴油发电机组对船上的设备供电．同时将合闸信号反馈到遥控器的合闸指示灯。

机组在运行过程中。

P LC系统自动监控柴油机的运行工况。

如果出现油压过低(<0．2M P)、冷却水温过高(>950C)、转速异常(>l650r，m i n)故障，则系统自动给油门电磁铁信号，切断油路紧急停机，同时发出报警信号；如果出现水温高(>900C)、油温高等故障。

则发出声光报警信号，提醒维护人员进行干预。

紧急情况能自动停车。

防止柴油发电机组设备损坏。

PL C自动控制系统控制液压锚机的自动收，放锚。

放锚时，当给PL C一个放锚信号，系统自动地按顺序打开掣链器、刹车，启动锚机放锚到指定3节或77第1期(总第118期) 2008年6月船舶设计通讯J O U R N A L O F S H I P D E Sl G NN0．1(Ser i al N0．118)J une20085节。

然后停止放锚，自动锁紧刹车，关闭掣链器。

通过安装在锚机齿轮下的接近开关反馈给PLC的脉冲信号，自动记录已放下的锚链长度。

收锚时，依次打开刹车和掣链器，并依据先前记录的锚链长度，收回全部放下的锚链。

最后停止锚机、锁紧刹车和关闭掣链器。

也可以根据实际情况，给PLC连续收、放锚信号．连续收锚或放锚任意长度，直到接到停止信号。

为了增加系统的可靠性能，在收，放的控制程序中．增加了相关的自检和锚机设备保护功能，防止将锚链全部放完。

配备2个用于锚链记数的接近开关，起到安全容错的功能。

如果其中一个有故障，则在收、放锚作业中，灯光闪烁，提示报警，但不影响使用。

如果两个接近开关同时出现故障，不仅闪烁提示报警。

而且锁死自动收、放锚功能。

此时只能遥控半自动收、放锚。

以防将锚链全部放完或损坏锚机设备。

操作人员利用工业无线遥控器．通过遥控器上的按钮。

遥控发射信号给安装在驳船上的接收机，该接收机通过线缆与PL C控制箱连接．将操作人员发出的各种信号传递给P LC。

系统按着操作人员发出的信号．自动执行各个动作。

柴油发电机组、锚机和油泵的运行工况．如：柴油发电机组的运行状况、油泵的运行状况、锚机的运行、掣链器和刹车的开关位置等，通过P LC将该信号传到接收器，接收器将其处理发射给遥控器．通过遥控器上相关的状态指示灯。

使操作人员实时了解设备的运行状态。

无线遥控器的发射机和接收器的通信采用430kH z一435kH z的频率，实时连续双向通讯；自动寻频索定追踪，同步编解码传输。

并且，每套系统具有独立地址码。

保证系统通信可靠，且不受错误指令干扰。

2无人驳锚机遥控系统研制后达到的功能鉴于目前设备存在的缺点，通过自动控制技术和无线通讯技术的集成。

将驳船上的发电机组和锚机改为P I￡控制的自动系统，集中为无线遥控操作，使操作人员不用登船。

只要一人在拖轮上，通过一个遥控器就对所有的设备进行操作。

这样一来，既能减少作业的辅助时间．又能很轻松地完成放锚、收锚作业。

整个系统具有以下功能：7811不仅自动控制发电机组的启动、停车，还能监控柴油机的运行工况：水温、油压和转速。

紧急情况下能自动停车。

防止柴油发电机组设备损坏。

2)系统控制液压锚机的自动收／放锚。

放锚时，自动打开掣链器、刹车，启动锚机放锚到指定节数。

然后停止放锚，自动锁紧刹车，关闭挚链器，系统自动记录已放锚的长度。

收锚时，依次打开刹车和挚链器，收回全部放下的锚链。

最后停止锚机、锁紧刹车和关闭挚链器。

3)实时显示设备运行状况，并具备一定的设备自检测、安全容错和保护功能。

防止实际使用中设备的损坏。

3效用试验和实船使用通过在海港特3002驳船上的试验。

该系统能很好地完成柴油发电机组的启动、停止和运行监控．锚机能根据遥控指令。

自动完成放锚、收锚等一系列动作．并能通过遥控器上的各种反馈信号指示灯，清楚地了解柴油机发电机组、锚机、掣链器、刹车等工作状态。

PL C控制的自动化柴油发电机组和锚机系统，硬件结构简单，响应速度快，性能、价格比很高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。

2008年1月，经上海一烟台实船试验。

该系统性能稳定、操作简单，只需一名操作人员在拖轮上，用手持式遥控器，在500m范围内，就可实现自动收、放锚作业。

没有误动作发生。

运行可靠。

4结语锚机遥控系统集成了无线通讯技术、自动控制技术和液压技术。

它成功地把多项技术集成在一个小型的遥控锚机系统内．使原来的操作智能化、简单化．减少了企业的生产作业成本，彻底地解除了操作人员的安全隐患。

也极大地提高了工作效率。

在企业竞争日益激烈的今天。

无人锚机遥控系统非常符合企业所追求的安全、高效、降本增益的目标，具有良好的应用前景。

2007年11月．无人驳锚机遥控系统在第4届中国专利与名牌博览会上获得金奖。