[发明专利]基于OPC通讯技术的船舶螺旋桨负载模拟装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于OPC通讯技术的船舶螺旋桨负载模拟装置，其特征在于：包括推进电机、推进电机变频器、负载电机、负载电机变频器、速度传感器、扭矩传感器、PLC可编程控制器、上位机控制系统、MATLAB/Simulink仿真器；

所述推进电机变频器控制所述推进电机的转速；

所述推进电机和所述负载电机通过联轴器相连接；

所述速度传感器检测所述负载电机输出的转速信号；

所述扭矩传感器安装在负载电机的轴部用于检测负载电机输出的扭矩信号；

所述负载电机变频器接收速度传感器传送的速度信号和扭矩传感器传送的扭矩信号、控制负载电机的转速；

所述PLC可编程控制器通过Profibus通信协议的DP线与所述负载电机变频器进行信号通信；

所述PLC可编程控制器通过IP/TCP协议的以太网接口与所述上位机控制系统进行信号传输；

所述上位机控制系统通过OPC通讯协议与所述MATLAB/Simulink仿真器进行信号传输；

所述MATLAB/Simulink仿真器包括螺旋桨模拟模块，与所述螺旋桨模拟模块相连接的海况模拟模块和与所述螺旋桨模拟模块相连接负载电机扭矩计算模块，所述海况模拟模块和所述负载电机扭矩计算模块通过对船舶螺旋桨进行数学建模进行负载电机转速和扭矩的计算；

所述推进电机采用三相和六相切换的永磁同步电机，所述负载电机采用三相异步电机；

所述螺旋桨模拟模块设置参数有螺旋桨直径系数、伴流系数、船体质量系数、海水密度系数、螺旋桨推力无因次系数、阻力矩的无因次系数推力系数、船舶阻力以及附水系数，负载电机扭矩计算模块控制参数有扭矩设定值、扭矩反馈值、速度反馈值以及负载电机变频器的控制参数。

2.根据权利要求1所述的基于OPC通讯技术的船舶螺旋桨负载模拟装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:推进电机变频器内部接收用户发送的启动推进电机的信号，推进电机轴旋转并通过连轴器带动负载电机轴以相同转速旋转；

S2:转速传感器将负载电机的转速，通过负载电机变频器、PLC可编程控制器、上位机传输到MATLAB/Simulink仿真器上；

S3:当负载电机的速度值达MATLAB/Simulink仿真器速度设定值时，负载电机扭矩计算模块计算出的扭矩设定值，依次通过上位机系统、PLC可编程控制器，传输给负载电机变频器；

S4:负载电机变频器接收到上位机发送的启动信号和扭矩值之后，控制负载电机启动并输出扭矩；

S5:在上位机界面上设置船舶参数以及选择模拟海况、设置负载电机输出的扭矩值以满足测试推进电机在不同状态下性能的要求；

S6:通过控制推进电机旋转方向和速度，实现螺旋桨模拟模块的不同工况的模拟。