專利名稱：挖泥變頻控制單元及包含其的挖泥控制系統(tǒng)和挖泥船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種挖泥船，更具體而言涉及一種用于挖泥船的挖泥變頻控制單元及包含這種控制單元的挖泥控制系統(tǒng)和挖泥船。
背景技術(shù)：
在電力變頻控制的挖泥船中，若干柴油機帶動發(fā)電機以向變頻裝置提供電能，進而驅(qū)動和控制挖泥作業(yè)相關(guān)的多個挖泥機具負載，例如水下泵、鉸刀馬達、封水泵馬達、噴水泵馬達等。如圖1所示，典型的挖泥船上在兩側(cè)設(shè)置有左右兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)分別包括發(fā)電機、用于挖泥船航行的螺旋槳、以及用于驅(qū)動和控制挖泥作業(yè)的多個負載，例如噴水泵、密封泵、泥泵等，驅(qū)動各個負載的馬達分別經(jīng)由對應(yīng)的變頻器連接到船舶電網(wǎng)上。這里，將各個馬達及對應(yīng)的變頻器和變壓器稱之為“變頻鏈”以簡化描述。在以往的解決方案中，所有這些變頻控制鏈均由遠程挖泥控制系統(tǒng)通過硬線信號來控制。由于受到輸入/輸出通道的數(shù)量限制，只有關(guān)鍵故障信號才會被自動化監(jiān)測報警系統(tǒng)所監(jiān)視。由于只有少量的關(guān)鍵報警信息被監(jiān)測，當非關(guān)鍵故障發(fā)生時，系統(tǒng)由于缺乏監(jiān)測而不會采取相應(yīng)措施，從而可能直接導(dǎo)致嚴重故障發(fā)生進而使系統(tǒng)當機，由此造成系統(tǒng)的可用性降低。此外，由于對各條變頻鏈的控制相對獨立，不便于實現(xiàn)類似于主從控制或切換控制等靈活的控制方式。對故障設(shè)備的保護由操作人員基于報警信號的判斷來執(zhí)行，具有一定的主觀性和不確定性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的實施方式提供了一種用于挖泥船的挖泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元用于連接在挖泥控制臺和多個變頻鏈之間，包括控制器和信號接口單元，其中，所述信號接口單元用于從所述多個變頻鏈接收信號或向其發(fā)送信號和從所述挖泥控制臺接收信號或向其發(fā)送信號，所述控制器用于基于所述信號接口單元收到的信號控制所述多個變頻鏈。在一種實施方式中，所述挖泥變頻控制單元還包括人機界面模塊，用于實時顯示所述多個變頻鏈的故障報警信息。所述人機界面模塊有助于現(xiàn)場操作人員及時進行故障排查，從而提高工作效率。在一種實施方式中，所述挖泥變頻控制單元還包括分配器模塊，用于所述挖泥變頻控制單元控制器通過其對所述多個變頻鏈中各設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并通過其對所述變頻鏈中的至少部分，優(yōu)選是，核心設(shè)備變頻器進行控制。在一種實施方式中，所述的故障信息是針對所述變頻鏈中各設(shè)備故障信息。在一種實施方式中，所述的數(shù)據(jù)采集是針對所述變頻鏈中具備現(xiàn)場總線接口的設(shè)備狀態(tài)信息采集，包括故障信息和正常運行信息。在一種實施方式中，來自所述變頻鏈的信號包括對變頻鏈中各個設(shè)備的檢測信號。在一種實施方式中，來自所述挖泥控制臺的信號包括對挖泥船進行控制的信號。在一種實施方式中，所述變頻鏈的數(shù)量為2至11中的任意數(shù)量個。在一種實施方式中，所述變頻鏈包括變頻器、變壓器、馬達以及輔助系統(tǒng)。本實用新型還提供了一種挖泥控制系統(tǒng)，包括挖泥控制臺、若干個變頻鏈和如前述的挖泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元連接在所述挖泥控制臺和至少兩個變頻鏈之間。本實用新型還提供了一種挖泥船，其包含如前所述的挖泥控制系統(tǒng)。

圖1示出了一種典型的耙吸式挖泥船的系統(tǒng)框圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的一種耙吸式挖泥船的變頻控制系統(tǒng)框圖；圖3示出了根據(jù)本實用新型的一種鉸吸式挖泥船的變頻控制系統(tǒng)框圖；和圖4示出了圖2所示挖泥變頻控制單元的的示意性結(jié)構(gòu)及連接框圖。
具體實施方式
以下參考附圖，給出了本實用新型的可選實施方式的具體描述。圖2示出根據(jù)本實用新型的一種耙吸式挖泥船的控制系統(tǒng)框圖。如圖2所示，用于驅(qū)動和控制挖泥作業(yè)的泥泵馬達、水下泵馬達、沖水泵馬達和封水泵馬達所需要的不同的變頻器(例如中壓變頻器或低壓變頻器)經(jīng)由挖泥變頻控制單元連接到遠程挖泥控制臺，即該挖泥變頻控制單元用于連接在遠程挖泥控制臺和多個變頻鏈之間。挖泥變頻控制單元包括控制器、分配器、輸入輸出模塊、人機界面和電源模塊等。分配器、輸入輸出模塊作為信號接口單元用于接收和發(fā)送各類信息，具體而言，信號接口單元用于從多個變頻鏈接收信號或向其發(fā)送信號和從挖泥控制臺接收信號或向其發(fā)送信號。人機界面模塊用于實時顯示所述多個變頻鏈的故障報警信息，從而有助于現(xiàn)場操作人員及時進行故障排查，從而提高工作效率。電源模塊用于向挖泥變頻控制單元供電，控制器則用于基于信號接口單元收到的信號保護和控制多個變頻鏈。圖3示出根據(jù)本實用新型的一種鉸吸式挖泥船的控制系統(tǒng)框圖。如圖3所示，用于驅(qū)動和控制挖泥作業(yè)的鉸刀馬達、泥泵馬達、橫移馬達、錨絞機、橋架系統(tǒng)和推進馬達所需要的不同的變頻器(例如中/低壓多傳動變頻器，或中/低壓單傳動變頻器)經(jīng)由挖泥變頻控制單元連接到遠程挖泥控制臺。挖泥變頻控制單元的結(jié)構(gòu)基本同上。前述圖2和圖3中的挖泥變頻控制單元均包含控制器和用于信號的輸入輸出模塊以及分配器模塊，它們通過現(xiàn)場總線連接到各變頻鏈。該分配器模塊用于所述控制器通過其對所述多個變頻鏈中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集，并通過其對所述變頻鏈中的至少部分變頻器進行控制。所述的數(shù)據(jù)采集可以是針對所述變頻鏈中具備現(xiàn)場總線接口的設(shè)備進行的狀態(tài)信息采集，包括故障信息和正常運行信息。盡管圖2和3中的挖泥變頻控制單元與所有需要進行控制和驅(qū)動的馬達和變頻器進行連接，但是應(yīng)當理解，本實用新型的方案也涵蓋將挖泥變頻控制單元與部分馬達和變頻器連接的情況，即挖泥變頻控制單元可以控制至少兩個變頻鏈，而其余變頻鏈則可以采用單獨的挖泥變頻控制單元來控制或者直接與遠程挖泥控制臺相連。圖4示出圖2所示挖泥變頻控制單元的示意性詳細結(jié)構(gòu)及連接框圖。具體而言，挖泥變頻控制單元包括控制器(例如PLC)、分配器、和輸入輸出模塊，用于控制、保護和監(jiān)視挖泥船上的挖泥相關(guān)變頻鏈，具備同時控制多個變頻鏈的能力。變頻鏈包括:變壓器、變頻器、馬達以及輔助系統(tǒng)，服務(wù)于挖泥機具，如挖泥泵馬達、沖水泵馬達等。在本實用新型的一種實施方式中，其能同時控制、保護和監(jiān)測多達11個變頻鏈。挖泥變頻控制單元，通過本地輸入輸出模塊以硬線信號的方式采集變頻鏈中變壓器、馬達以及其它相關(guān)輔助設(shè)備的信息，比如變壓器繞組溫度、馬達輔助風(fēng)機控制等；也可以通過分配器模塊以現(xiàn)場總線(比如DriveBus或Profibus)的方式采集挖泥相關(guān)變頻鏈中的各設(shè)備的狀態(tài)，比如變頻器的報警字和故障字等。挖泥變頻控制單元通過上述方式，綜合變頻鏈中各設(shè)備的狀態(tài)以及挖泥控制系統(tǒng)的指令，對該變頻鏈進行控制和保護，以實現(xiàn)挖泥控制系統(tǒng)對挖泥相關(guān)設(shè)備的操作。另外，挖泥變頻控制單元可以通過現(xiàn)場總線(比如Profibus)，將挖泥相關(guān)變頻鏈的狀態(tài)、報警和故障等信息綜合地傳輸給遠程挖泥控制臺中的上位自動化系統(tǒng)，使用戶能在遠程挖泥控制臺中獲取必要的信息，從而清晰地掌握各設(shè)備的情況。前述的分配器和輸入輸出模塊均用于為挖泥變頻控制單元接收和/或發(fā)送信號，統(tǒng)稱為信號接口單元。當系統(tǒng)配備上挖泥變頻控制單元以監(jiān)測和控制所有挖泥作業(yè)相關(guān)負載時，所有變頻鏈的相關(guān)設(shè)備均能通過信號接口單元傳輸相應(yīng)的檢測信號，從而得到很好地監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容既包括關(guān)鍵故障報警(例如變壓器的繞組溫度等)也包括次要故障報警，從而使得整個挖泥船的控制系統(tǒng)能夠很好地監(jiān)測整個系統(tǒng)的所有變頻鏈，以防止因次要故障而導(dǎo)致整個系統(tǒng)當機。由于所有的變頻鏈的控制均集成在一個單元中，實現(xiàn)類似于主從控制或切換控制(不同的鏈之間的控制和切換)等靈活控制方式就變得很容易。本實用新型的變頻挖泥控制單元可以控制多種不同類型的挖泥機具，單一控制器可控制多個，例如11個變頻負載。挖泥變頻控制單元可以增加挖泥操作的安全性和可靠性，同時提供跟遠程診斷和專家系統(tǒng)對接的接口，從而更方便地實現(xiàn)挖泥相關(guān)負載的控制和監(jiān)測，使用戶更容易分析和鎖定系統(tǒng)故障。此外，變頻挖泥控制單元的控制程序可以專門針對挖泥作業(yè)應(yīng)用而開發(fā)，從而通過標準的軟件來降低維護的成本，并可以優(yōu)化配置幫助增大產(chǎn)品的空間節(jié)省，同時減小系統(tǒng)失電的風(fēng)險。特別地，挖泥變頻控制單元可以為挖泥相關(guān)變頻器控制提供多種功能。例如，它可以為每條挖泥相關(guān)變頻鏈提供包括緊急停車和斜率加速功能在內(nèi)的程序起停控制；它還可以允許實現(xiàn)諸如主從、間歇性過載運行以及切換等控制功能，以滿足特定的挖泥作業(yè)控制需求；它也可以提供監(jiān)測和保護的功能，通過啟動連鎖、功率限制、報警/脫扣等方式來避免挖泥相關(guān)變頻鏈產(chǎn)品受到損壞；以及它還可以提供對挖泥相關(guān)負載的輔助系統(tǒng)進行控制的功能。挖泥變頻控制單元根據(jù)來自遠程挖泥控制臺的指令對挖泥相關(guān)機具進行控制，而非基于外部條件自動產(chǎn)生控制指令。它收集來自不同變頻控制鏈設(shè)備的相關(guān)信息進行監(jiān)測，并實現(xiàn)保護。本實用新型還提供了一種挖泥控制系統(tǒng)，包括挖泥控制臺、若干個變頻鏈和如前述的挖泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元連接在所述挖泥控制臺和至少兩個變頻鏈之間。[0030]本實用新型還提供了一種挖泥船，其包含如前所述的挖泥控制系統(tǒng)。 雖然已參照本實用新型的某些優(yōu)選實施例示出并描述了本實用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，在不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式上和細節(jié)上對其做出各種變化。
權(quán)利要求1.一種用于挖泥船的挖泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元用于連接在挖泥控制臺和多個變頻鏈之間，包括控制器和信號接口單元，其中，所述信號接口單元用于從所述多個變頻鏈接收信號或向其發(fā)送信號和從所述挖泥控制臺接收信號或向其發(fā)送信號，所述控制器用于基于所述信號接口單元收到的信號控制所述多個變頻鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖泥變頻控制單元，還包括人機界面模塊，用于實時顯示所述多個變頻鏈的故障報警信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖泥變頻控制單元，還包括分配器模塊，用于所述控制器通過其對所述多個變頻鏈中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集，并通過其對所述變頻鏈中的至少部分變頻器進行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的挖泥變頻控制單元，其中所述的數(shù)據(jù)采集是針對所述變頻鏈中具備現(xiàn)場總線接口的設(shè)備進行的狀態(tài)信息采集，包括故障信息和正常運行信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖泥變頻控制單元，其中來自所述變頻鏈的信號包括對變頻鏈中各設(shè)備的檢測信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的挖泥變頻控制單元，其中來自所述挖泥控制臺的信號包括對挖泥船進行控制的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的挖泥變頻控制單元，其中，所述變頻鏈的數(shù)量為2至11中的任意數(shù)量個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的挖泥變頻控制單元，其中，所述變頻鏈中包括變頻器、變壓器、馬達以及輔助系統(tǒng)。
9.一種挖泥控制系統(tǒng)，包括挖泥控制臺、若干個變頻鏈和如前述權(quán)利要求中任一項所述的挖 泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元連接在所述挖泥控制臺和至少兩個變頻鏈之間。
10.一種挖泥船，包含如權(quán)利要求9所述的挖泥控制系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型提供了一種用于挖泥船的挖泥變頻控制單元，所述挖泥變頻控制單元用于連接在挖泥控制臺和多個變頻鏈之間，包括控制器和信號接口單元，其中，所述信號接口單元用于從所述多個變頻鏈接收信號或向其發(fā)送信號，并從所述挖泥控制臺接收信號或向其發(fā)送信號；所述控制器用于基于所述信號接口單元收到的信號保護和控制所述多個變頻鏈。本實用新型還提供了包含前述挖泥變頻控制單元的挖泥控制系統(tǒng)和挖泥船。
文檔編號E02F3/90GK203080574SQ20122068223
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者馮昊, 龍瑋瑋, 李秉暉, 鄂飛 申請人:Abb技術(shù)有限公司