自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：當(dāng)前我國的能源問題越來越突出，所以許多新能源不斷地被開發(fā)和應(yīng)用，尤其是對于風(fēng)能的利用，當(dāng)前已經(jīng)引起了人們的重視，海上是一個風(fēng)能十分充足的地方，因此許多的風(fēng)機(jī)都安裝在海上，而在對于風(fēng)機(jī)進(jìn)行安裝的時候，往往就需要使用到自升式風(fēng)電安裝船，通過對于自升式風(fēng)電安裝船的應(yīng)用，能夠有效地進(jìn)行海上風(fēng)機(jī)的安裝。而要實現(xiàn)對于自升式風(fēng)電安裝船的控制，可以通過對于PLC控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用來對其進(jìn)行更好地控制，從而使得海上風(fēng)機(jī)安裝工作能夠更加順利地得以開展，因此本文就自升式風(fēng)電安裝船的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)機(jī)；自升式風(fēng)電安裝船；PLC控制系統(tǒng)

在進(jìn)行海上風(fēng)機(jī)安裝的過程中，往往都會對于自升式風(fēng)電安裝船加以使用，因為自升式風(fēng)電安裝船有著許多的優(yōu)勢，首先是其能夠進(jìn)行自主航行，并且還能夠有效的進(jìn)行運輸，此外還能夠?qū)崿F(xiàn)安裝平臺的自主升降，所以十分適合在海洋風(fēng)電開發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用。但是當(dāng)自升式風(fēng)電安裝船在工作的過程中，其對于升降平臺的傾斜度異常往往十分敏感，因此必須要采用精度較高的控制系統(tǒng)來對于平臺的升降精度加以控制，而PLC是一種控制精度較高且可靠性極強(qiáng)的控制系統(tǒng)，因此將其應(yīng)用在自升式風(fēng)電安裝船之中有著非常重要的意義。

一、自升式風(fēng)電安裝船升降原理

在對于自升式風(fēng)電安裝船進(jìn)行應(yīng)用的過程中，首先需要依據(jù)風(fēng)機(jī)的實際情況來對于船型加以選擇，自升式風(fēng)電安裝船之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動升降，主要就是通過對于驅(qū)動升降裝置以及升降控制系統(tǒng)的應(yīng)用。自升式風(fēng)電安裝船一般都有多條樁腿，而且樁腿的形式也有所不同，并且一般樁腿都帶有樁靴的結(jié)構(gòu)。一般自升式風(fēng)電安裝船都是采用的齒輪齒條升降裝置，將齒條安裝在每一根樁腿之上，然后每一根齒條再配備相應(yīng)的小齒輪。然后再將升降裝置安裝在樁腿和船體平臺的交接處的四個角點，再通過驅(qū)動升降裝置，就可以使得樁腿和船體平臺進(jìn)行相對的上下運動。齒輪齒條升降裝置的齒條是沿著樁腿筒體進(jìn)行鋪設(shè)的，而與齒條相嚙合的小齒輪又安裝在齒輪架之上，通過液壓馬達(dá)經(jīng)過減速齒輪進(jìn)行驅(qū)動。在船體是漂浮在水面之上的時候，驅(qū)動齒輪就可以使得樁腿下降，而如果樁腿是支承在海底的時候，驅(qū)動齒輪又可以使得船體上升。

簡而言之，自升式風(fēng)電安裝船的工作原理就是船體通過升降系統(tǒng)把樁腿伸入到海底，然后在樁腿到達(dá)了海底之后，使得船身離開水面一定距離，從而使其能夠承載船體的重量，從而為施工人員在海上進(jìn)行作業(yè)提供一個相對穩(wěn)定的工作平臺。一般在自升式風(fēng)電安裝船到達(dá)了工作位置之后，一般升降的程序就是先進(jìn)行放樁，然后再進(jìn)行預(yù)壓，接下來將船體升起，升起船體之后再將船體降下，最后進(jìn)行拔樁和提樁。

二、自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

（一）自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的硬件主要包括以下幾個部分：工控機(jī)、中央控制臺、主PLC、本地控制臺、電源、控制元件、電機(jī)、液壓泵、電磁閥、傳感器等。其中工控機(jī)和主PLC以及一個中央控制臺構(gòu)成了一個中央控制室，在實際進(jìn)行安裝的時候，需要在每一個樁腿上都布置一個本地控制室，本地控制室主要是由本地控制面板以及ET200M所構(gòu)成的，本地控制室和中央控制室之間的通信所采用的是profibus總線，而每一個本地控制室則對于相應(yīng)的元器件動作加以控制，比如說電機(jī)、液壓泵以及傳感器等。就自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的硬件部分而言，需要依據(jù)實際的工況來加以確定，因為對應(yīng)于不同的工況，其所需要的硬件型號及質(zhì)量都是不相同的，只有根據(jù)實際的工況來選擇合適的硬件，才能夠使得整個硬件系統(tǒng)能夠滿足工況的要求，進(jìn)而為自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計奠定良好的硬件基礎(chǔ)。

（二）自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

一般來說，可以將自升式風(fēng)電安裝船PLC控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)劃分為四個模塊，第一個模塊是液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控模塊，第二個模塊是船舶狀態(tài)監(jiān)控模塊，第三個模塊是液壓元件狀態(tài)監(jiān)控模塊，第四個模塊是報警模塊，通過對于這四個模塊的有效應(yīng)用，就能夠使得整個PLC控制系統(tǒng)對于自升式風(fēng)電安裝船在工作過程之中的各種狀態(tài)加以監(jiān)測。其中液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控模塊的主要功能就是對于液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)加以監(jiān)控，其監(jiān)控的主要內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)的壓力、油位、油溫以及冷卻系統(tǒng)，并且可以通過壓力屏來進(jìn)行有桿腔和無桿腔壓力值的顯示。一般來說，液壓系統(tǒng)的油位主要可以分為高、低、較低三個等級，而油溫則是直接以數(shù)值的形式顯示在屏幕之上。船舶狀態(tài)監(jiān)控模塊的主要作用就是對于船舶組成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而船舶狀態(tài)監(jiān)控模塊的主要監(jiān)控內(nèi)容包括樁腿的高度、樁腿所承受的荷載、液壓缸升降速度以及船舶的傾斜度，通過對其進(jìn)行有效的監(jiān)控，可以實時地對于船舶各個部分的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)控。而液壓元件狀態(tài)監(jiān)控模塊主要是對于升降油缸位置、插銷狀態(tài)以及泵閥狀態(tài)加以監(jiān)控，通過顯示屏可以將升降缸、輔助插銷缸以及主插銷缸的伸出距離加以監(jiān)控，而且還能夠通過泵的實時狀態(tài)來對于泵閥的狀態(tài)加以顯示。最后，報警模塊的主要功能就是進(jìn)行常規(guī)報警、HPU報警、LCC報警、樁腿報警以及傾斜報警，從而便于工作人員采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，保證自升式風(fēng)電安裝船能夠處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)之中。自升式風(fēng)電安裝船主要就是依據(jù)現(xiàn)場所傳入的信號來使得液壓部分的電磁閥開啟，然后使得油路連通，從而到達(dá)預(yù)定的動作。

（三）控制過程

在PLC控制系統(tǒng)的控制下，自升式風(fēng)電安裝船能夠進(jìn)行單樁腿或者是多樁腿的自動上升或者是下降以及平臺的自動上升或者下降，一共有四種操作方式，分別是樁腿上升或下降的自動操縱完全自動進(jìn)行，而且其還可以各自獨立。同時在平臺上升或者是下降的自動操縱過程之中，為了能夠使得平臺能夠準(zhǔn)確快速的調(diào)平，可以采用雙軸傾角傳感器來對于平臺的傾斜狀況加以測量，而且還能夠?qū)⒕唧w的數(shù)值反饋到PLC，然后PLC再依據(jù)數(shù)值和預(yù)先設(shè)定好的水平精度值來進(jìn)行比較。

三、結(jié)語

將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在自升式風(fēng)電安裝船之中，能夠較好地對其進(jìn)行控制，同時PLC控制系統(tǒng)的控制精度及穩(wěn)定性都非常的高，十分有利于保證自升式風(fēng)電安裝船的穩(wěn)定，更加有利于海上風(fēng)機(jī)的安裝。

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