一种海工升降平台自动调平系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种海工升降平台自动调平系统，包括：外围传感器、控制装置、执行元件；所述外围传感器包括倾角传感器、位移传感器；所述控制装置包括PLC控制器、上位机及电子元器件，所述PLC控制器分别与上位机、电子元器件相连；所述执行元件提供动力源，通过接收控制装置的控制信号驱动平台桩腿升降。本发明专利技术用自动调平技术代替人工手动调平，简化了升降平台的调平操作，提高了操作的安全性，同时也大大提高了升降平台的升降效率。

【技术实现步骤摘要】
一种海工升降平台自动调平系统及方法
本专利技术涉及海工升降平台(Liftboat)领域，特别涉及一种海工升降平台自动调平系统及自动调平方法。
技术介绍
现有的海工升降平台(Liftboat)采用的是人工手动调平技术，即在多桩联动的升降作业过程中，升降平台(Liftboat)倾斜角度值超过限制值，倾斜超限报警，操作人员立即停止升降作业。从多桩联动升降工况切换至单桩升降工况，单独升降在升降过程中速度过慢的桩腿，当平台倾斜角度值调节至允许范围内，人工手动调平完成。从单桩升降工况切换至多桩联动升降工况，操作人员继续进行升降作业。人工手动调平技术存在如下缺点：1、海工升降平台(Liftboat)倾斜角度值超过限制值，需要先停止升降作业再进行手动调平操作，手动调平完成后再继续进行升降作业。因此在整个升降过程中，多次的手动调平耗时太多，从而降低了整个升降平台的工作效率。2、人工手动调平需要操作人员先根据倾斜角度值来判断哪个桩腿速度过慢，再来调平过慢桩腿的高度，这样对操作人员的操作能力要求高，可操作性不强。3、调平判断信号仅倾角角度一种单一信号，容易造成判断失误。
技术实现思路
本专利技术提供一种操作简单、自动化程度高，同时安全可靠的海工升降平台自动调平系统，海工升降平台(Liftboat)在升降过程中，用自动调平技术代替人工手动调平，简化了升降平台的调平操作，提高了操作的安全性，同时也大大提高了升降平台的升降效率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的解决方案为：一种海工升降平台自动调平系统，包括：外围传感器、控制装置、执行元件；所述外围传感器与控制装置、执行元件连接；其特征在于：所述外围传感器包括倾角传感器、位移传感器；所述倾角传感器实时采集平台的倾斜角度值，所述位移传感器实时采集桩腿位置值，将相应采集数据传输给控制装置；所述控制装置包括PLC控制器、上位机及电子元器件，所述PLC控制器分别与上位机、电子元器件相连；PLC控制器进行自动调平逻辑运算，输出控制信号，通过电子元器件驱动执行元件；PLC控制器与上位机通过以太网连接，将控制器内的相关参数传输给上位机，上位机将相关数据实时显示出来；所述执行元件提供动力源，通过接收控制装置的控制信号驱动平台桩腿升降。优选地，所述倾角传感器为电压型精度0.01°双轴倾角传感器或通讯型(Modbus\CAN)双轴倾角传感器。优选地，所述位移传感器为增量型编码器。优选地，所述PLC控制器为西门子S7-300或S7-1500。所述的海工升降平台自动调平系统的调平方法，其特征在于：第一步，外围传感器实时采集信号传输给控制装置，倾角传感器实时采集平台的倾斜角度值Q，位移传感器实时采集桩腿相对位置值S，传输给控制装置；第二步，控制装置接收到外围传感器信号进行逻辑运算，将倾角传感器传输过来的倾斜角度值与倾角限制值比较；第三步，先判断第二步中倾斜角度值Q是否失效；倾斜角度值Q有效时，倾斜角度值Q优先作为自动调平的判断信号；若倾斜角度值Q失效时，自动切换用桩腿相对位置值S作为自动调平的判断信号，桩腿相对位置值S为冗余信号；第四步，第三步倾斜角度值Q有效时，升降平台的倾斜角度值大于倾角限制值，平台进入自动调平模式，调用基于PID算法的自动调平模块，调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件，执行元件控制桩腿的升降速度来调整平台的倾斜角度；在自动调平的过程中，倾角传感器实时将倾角数据反馈给控制装置；当调整后的升降平台倾斜角度绝对值小于调平停止设定值，控制装置退出自动调平模式，平台按正常升降速度进行升降，所述调平停止设定值根据实际工况设定；第五步，若第三步倾斜角度值Q失效时，自动切换用桩腿相对位置值S作为自动调平的判断信号，桩腿相对位置值S为冗余信号；第六步，若第五步中的桩腿相对位移最大值与相对位移最小值之差大于调平开始设定值，平台进入自动调平模式，调用基于PID算法的自动调平模块，调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件，执行元件控制桩腿的升降速度来调整平台的倾斜角度；在自动调平的过程中，位移传感器实时将桩腿位移数据反馈给控制装置；当所有桩腿实际相对位移值与相对位移最小值小于调平停止设定值，控制系统退出自动调平模式，平台按正常升降速度进行升降，所述调平开始设定值根据实际工况设定，所述调平停止设定值根据实际工况设定。优选地，所述基于PID算法的自动调平模块，以倾斜角度值Q作为判断信号的控制逻辑流程如下：步骤S001：调速桩腿的确定根据平台倾斜角度限制值Q先确定升降速度过快需要调速的桩腿；如附图3所示，桩腿按顺时针方向分别为桩腿1、2、3、4，QX为X轴倾斜角度值，QY为Y轴倾斜角度值，根据桩腿与倾角的关系图，平台上升工况，若QX>倾角限制值Q，桩腿2、4上升速度过快；若QX<-倾角限制值Q，桩腿1、3上升速度过快；若QY>倾角限制值Q，桩腿1、2上升速度过快；若QY<-倾角限制值Q，桩腿3、4上升速度过快；平台下降工况，若QX>倾角限制值，桩腿1、3下降速度过快；若QX<-倾角限制值Q，桩腿2、4下降速度过快；若QY>倾角限制值Q，桩腿3、4下降速度过快；若QY<-倾角限制值Q，桩腿1、2下降速度过快；步骤S002：桩腿速度的自动调节确定了调速桩腿后，通过PID算法逻辑调节输出的电流或电压控制信号，调速的PID算法公式如下：ek＝|Q实–Q目|式中：k：PID算法中的采样信号，k＝0,1,2,3,...；j：PID算法中的采样信号，j＝0,1,2,3,...,k；UK：第K次采样时刻输出的电流或电压控制信号，用于控制执行元件，如泵、马达、电磁阀、电机等来调节桩腿的升降速度；ek：第K次采样时刻实际倾角值Q实与目标倾角值Q目之差的绝对值；ej：第j次采样时刻实际倾角值Q实与目标倾角值Q目之差的绝对值；KP：PID算法中比例系数，根据实际工况设定，初始值KP＝200；ki：PID算法中积分系数，根据实际工况设定，初始值ki＝1；kd：PID算法中微分系数，可根据实际工况设定，初始值kd＝1；Q实：实际倾角值；Q目：目标倾角值；基于PID算法的自动调平模块根据实际倾角值与目标倾角值之差的绝对值ek，实时输出电流或电压控制信号UK，控制执行元件来调节桩腿的升降速度；步骤S003：退出自动调平模式升降平台倾斜角度绝对值小于调平停止设定值，所述调平停止设定值可根据实际工况设定，控制系统退出自动调平模式，平台按正常升降速度进行升降。优选地，所述基于PID算法的自动调平模块，以相对位移值S作为判断信号的控制逻辑流程如下：步骤T001：进入自动调平模式实际相对位移值S实与相对位移最小值Smin之差ek大于调平开始设定值，平台进入自动调平模式；步骤T002：桩腿速度的自动调节以相对位移最小值Smin的桩腿为基准，通过PID算法逻辑调节输出的电流或电压控制信号，调速的PID算法公式如下：Ek＝S实–Smin式中：k：PID算法中的采样信号，k＝0,1,2,3,...；j：PID算法中的采样信号，j＝0,1,2,3,...,k；UK：第K次采样时刻输出的电流或电压控制信号，用于控制执行元件，如泵、马达、电磁阀、电机等来调节桩腿的升降速度；Ek：第K次采样时刻桩腿实际相对位移值S实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海工升降平台自动调平系统，包括：外围传感器、控制装置、执行元件；所述外围传感器与控制装置、执行元件连接；其特征在于：所述外围传感器包括倾角传感器、位移传感器；所述倾角传感器实时采集平台的倾斜角度值，所述位移传感器实时采集桩腿位置值，将相应采集数据传输给控制装置；所述控制装置包括PLC控制器、上位机及电子元器件，所述PLC控制器分别与上位机、电子元器件相连；PLC控制器进行自动调平逻辑运算，输出控制信号，通过电子元器件驱动执行元件；PLC控制器与上位机通过以太网连接，将控制器内的相关参数传输给上位机，上位机将相关数据实时显示出来；所述执行元件提供动力源，通过接收控制装置的控制信号驱动平台桩腿升降。

【技术特征摘要】
1.一种海工升降平台自动调平系统，包括：外围传感器、控制装置、执行元件；所述外围传感器与控制装置、执行元件连接；其特征在于：所述外围传感器包括倾角传感器、位移传感器；所述倾角传感器实时采集平台的倾斜角度值，所述位移传感器实时采集桩腿位置值，将相应采集数据传输给控制装置；所述控制装置包括PLC控制器、上位机及电子元器件，所述PLC控制器分别与上位机、电子元器件相连；PLC控制器进行自动调平逻辑运算，输出控制信号，通过电子元器件驱动执行元件；PLC控制器与上位机通过以太网连接，将控制器内的相关参数传输给上位机，上位机将相关数据实时显示出来；所述执行元件提供动力源，通过接收控制装置的控制信号驱动平台桩腿升降。2.如权利要求1所述的一种海工升降平台自动调平系统，其特征在于：所述倾角传感器为电压型精度0.01°双轴倾角传感器或通讯型双轴倾角传感器。3.如权利要求1或2所述的一种海工升降平台自动调平系统，其特征在于：所述位移传感器为增量型编码器。4.如权利要求3所述的一种海工升降平台自动调平系统，其特征在于：所述PLC控制器为西门子S7-300或S7-1500。5.如权利要求1所述的海工升降平台自动调平系统的调平方法，其特征在于：第一步，外围传感器实时采集信号传输给控制装置，倾角传感器实时采集平台的倾斜角度值Q，位移传感器实时采集桩腿相对位置值S，传输给控制装置；第二步，控制装置接收到外围传感器信号进行逻辑判断和逻辑运算；第三步，先判断第二步中倾斜角度值Q是否失效；倾斜角度值Q有效时，倾斜角度值Q优先作为自动调平的判断信号；若倾斜角度值Q失效时，自动切换用桩腿相对位置值S作为自动调平的判断信号，桩腿相对位置值S为冗余信号；第四步，第三步倾斜角度值Q有效时，升降平台的倾斜角度值大于倾角限制值，平台进入自动调平模式，调用基于PID算法的自动调平模块，倾斜角度值Q作为判断信号，调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件，执行元件控制桩腿的升降速度来调整平台的倾斜角度；在自动调平的过程中，倾角传感器实时将倾角数据反馈给控制装置；当调整后的升降平台倾斜角度的绝对值小于调平停止设定值，控制系统退出自动调平模式，平台按正常升降速度进行升降，所述调平停止设定值根据实际工况设定；第五步，若第三步倾斜角度值Q失效时，自动切换用桩腿相对位置值S作为自动调平的判断信号，桩腿相对位置值S为冗余信号；第六步，若第五步中的桩腿实际相对位移最大值与最小值之差大于调平开始设定值，平台进入自动调平模式，调用基于PID算法的自动调平模块，相对位移S作为判断信号，调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件，执行元件控制桩腿的升降速度来调整平台的倾斜角度；在自动调平的过程中，位移传感器实时将桩腿位移数据反馈给控制装置；当所有桩腿实际相对位移值与相对位移最小值之差小于调平停止设定值，控制系统退出自动调平模式，平台按正常升降速度进行升降，所述调平开始设定值根据实际工况设定，所述调平停止设定值根据实际工况设定。6.如权利要求5所述的海工升降平台自动调平系统的调平方法，其特征在于：所述基于PID算法的自动调平...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋佳利，
申请(专利权)人：湖南鸿辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43