[发明专利]基于数字信号处理器的挖泥船专用控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种专用控制器，特别是涉及一种基于数字信号处理器的挖泥船专用控制器。 

背景技术

抓斗挖泥船是目前国际上进行航道疏浚、水底施工挖掘的专用机械设备。目前国内外使用的抓斗挖泥船均采用可编程控制器(PLC)进行控制。挖泥船上的起重机部分通常由操作人员进行手动操作，通过人眼的观察，控制抓斗的开斗、闭斗、起升、下降的操作，在挖泥船进行水下定深挖掘和水底平挖操作时，由于作业区水浑浊无法观察，因此无法保证质量和无法进行平挖作业。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字信号处理器的挖泥船专用控制器，可以在抓斗处于水下部分无法通过视频方式进行监视的情况下，控制挖泥船的起升机构按照预定的轨迹运行，实现对抓斗的控制，使抓斗能够进行平挖。 

本发明实现上述目的的技术方案是：硬件部分包括工控机(PC)、可编程控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、以太网通讯接口(EI)、串行接口RS232、串行接口RS485、数据采集接口(AD)、信号调理电路(TC)、电源模块(Power)、传感器(Sensor)以及控制按钮和指示灯。工控机(PC)通过以太网接口(EI)和数字信号处理器(DSP)相连，进行数据交换；可编程控制器(PLC)通过串行接口RS-232和数字信号处理器(DSP)相连进行数据传输；以太网通讯接口(EI)、串行接口RS232、串行接口RS485和数据采集接口(AD)通过相应的接口电路和数字信号处理器(DSP)进行连接；信号调理电路(TC)直接将调理后的信号输入到数据采集接口(AD)再进一步由数字信号处理器(DSP)处理；电源模块(Power)直接将相应的电源信号通过导线连接到数字信号处理器(DSP)、 串行接口RS232、串行接口RS485、数据采集接口(AD)、信号调理电路(TC)等电路中。 

软件部分通过对抓斗平挖运动学分析和抓斗平挖控制模型理论研究，采用可编程控制器(PLC)交流变频驱动和智能控制算法，最终实现抓斗挖泥船的平挖功能。 

按上述方案，所述的以太网采用了标准的用户数据包协议(UDP)、互联网TCP/IP协议。串行接口RS232、串行接口RS485支持可编程控制器(PLC)厂家专用协议。 

按上述方案，所述的感器(Sensor)包括测速编码器和力矩限制器，测速编码器通过键安装在电机轴上，力矩限制器安装在起重机定滑轮轴下。 

按上述方案，所述的数字信号处理器(DSP)、以太网通讯接口(EI)、串行接口RS232、串行接口RS485和数据采集接口(AD)集成在同一个电路板上，然后和信号调理电路(TC)、电源模块(Power)固定在一个专用控制盒中。控制按钮和指示灯均安装在该专用控制盒上面，方便操作和显示相应的状态。 

按上述方案，所述的工控机(PC)安装在司机室操作台内，方便操作；可编程控制器(PLC)安装在司机室电气柜中；专用控制盒固定在司机室方便操作的位置。 

本发明采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，在外围分别搭建有以太网接口和串行接口，通过内部控制程序，能够通过外围设计的通讯接口和起重机构的可编程控制器(PLC)进行通讯连接，控制起升机构自动运行，实现自动挖掘功能。能够通过以太网和工控机(PC)进行通讯，接受上位机的控制命令、位置信息以及将控制器检测数据发送给工控机(PC)进行数据实时显示和数据记录。 

本发明的优点是：本发明安装在起重机控制系统中，通过计算，将控制指令通过通讯的方式发送给起重机的可编程控制器(PLC)，控制起重机的起升机构按照预定的轨迹运行，实现对抓斗的控制，使抓斗能够实现平挖功能，挖掘后的海床平整度精度达到±10cm的疏浚施工要求。同时，采用标准的通讯接口和可编程控制器(PLC)进行双向数据交换，能够适应国际上多数的可编程控制器(PLC)，采用通讯接口与工控机(PC)交换数据。 

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。 

图2为本发明以太网通讯接口原理图。 

图3为本发明的信号调理电路原理图。 

图4为本发明串口通讯接口原理图。 

具体实施方式：