[实用新型]波流同步模拟装置测控系统

说明书

技术领域

本实用新型属于海洋工程试验设备领域，涉及海洋工程及港工水槽造波机测控系统，特别涉及能够同步模拟海浪与洋流运动的波流同步模拟装置的测控系统。

背景技术

我国从五十年代开始水池造波方面的研究工作，但到目前为止，国内自主研发的造波机仍以液压驱动为主，而以交流伺服电机驱动的造波机鲜有成功案例。因为一个完整的造波系统，不仅包括完备的硬件设施，还包括配套的测控系统，测控系统是整个造波系统的灵魂，它直接决定了造波种类、造波效果、测控便易程度、安全性能等方面。另一方面，在真实的海洋中，不可能同时仅存在海浪一种物理现象，在海浪发生的同时，往往同时伴随着洋流运动的发生。为了在更真实海洋状况下进行物理模型试验研究，需要一种能够同步模拟海浪和洋流运动的试验设备。

波流同步模拟装置是一种能够在水槽中同步模拟海浪和洋流运动的海洋工程试验设备。波流同步模拟装置机械结构上主要由滚珠丝杆、滑块、造波板、机架组成。造波板宽1.2米，下端与水槽底部齐平，浸入水中。由输入造波指令控制伺服控制器驱动交流伺服电机带动滚珠丝杠动作，滑块在滚珠丝杠推动下滑动，带动造波板实施造波；由输入造流指令控制交流变频器驱动交流变频电机运转，带动水泵实施造流。

实用新型内容

针对现有的造波控制系统实现方案及控制方面所存在的不足，以及为了能够更加真实的模拟海洋物理现象的运动状况以满足试验研究的需要，本实用新型提供一种自动化程度更高、性能更加稳定、功能更完善的波流同步模拟装置测控系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种波流同步模拟装置测控系统，包括工控机、波流电气控制柜、交流伺服电机、交流变频电机、造波板以及水泵；所述波流电气控制柜中含有伺服控制器与交流变频器；工控机与伺服控制器之间通过CAN总线通讯方式相连；工控机与交流变频器之间通过RS-485通讯方式相连；伺服控制器与交流伺服电机连接，交流伺服电机与造波板连接；交流变频器与交流变频电机连接，交流变频电机与水泵连接；所述工控机通过CAN总线通讯控制伺服控制器驱动交流伺服电机带动造波板实施造波，通过RS-485通讯控制交流变频器驱动交流变频电机带动水泵实施造流。

其进一步的技术方案为：所述伺服控制器上连接有行程中位接近开关和前后极限行程开关。

其进一步的技术方案为：所述交流伺服电机通过旋转变压器连接伺服控制器，所述旋转变压器将交流伺服电机的实际数据实时反馈给伺服控制器，形成闭环控制。

其进一步的技术方案为：还包括流速仪，用于对实际流速值进行采样记录。

其进一步的技术方案为：还包括浪高仪，所述浪高仪通过端子板与工控机的A/D采集卡连接，用于采样浪高数据。

其进一步的技术方案为：所述工控机与人机操作界面连接，所述人机操作界面用于输入造波板行程及造波频率设定值、流速及流场方向设定值；图形显示并记录保存造波板实际运行轨迹和采样波形。

本实用新型的有益技术效果是：

1、本实用新型以伺服控制器与交流变频器为核心驱动元件，具有同步模拟海浪和洋流运动的功能。通讯方式中同时采用了CAN总线通讯与RS-485通讯，造波采用CAN总线通讯，造流采用RS-485通讯。同时，规则波启动与不规则波启动有互锁功能。

2、本实用新型的人机操作界面控制系统除具有基本的波流参数输入、启动、停止、采样等功能外，还具备造波板运动轨迹监控、采样波形图形显示功能；具备伺服控制器和交流变频器通讯、准备、运行、零位、流场方向、极限位置、故障报警等信号状态监控功能。

3、本实用新型具备完善的自动寻零、零位定位以及极限位置保护功能，在造波零位采用行程中位接近开关控制定位，具有造波前自动寻零功能；在造波极限位置处采用前后极限行程开关进行限位保护。

4、本实用新型采用旋转变压器对交流伺服电机实际数据进行实时反馈，构成闭环位置控制，并由此监控造波板实际运动轨迹，在人机操作界面可实时图形显示。

5、本实用新型利用浪高仪进行浪高采样，采样浪高数据经由A/D采集卡输入至工控机，在人机操作界面上图形显示、并记录保存。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意框图。

图2是本实用新型的上位计算机人机操作界面示意图。

图3是本实用新型的规则波控制系统实现流程示意图。

图4是本实用新型的不规则波控制系统实现流程示意图。

图5是本实用新型的造流控制系统实现流程示意图。

具体实施方式