波流水槽操作手册

波流水槽操作手册 广西大学波流水槽 造波造流电控系统 操作使用手册 无锡东方海洋测试设备有限公司 二?一一年十一月 广西大学波流水槽造波造流电控系统 ——操作使用手册 1 系统概述 广西大学波流水槽采用交流伺服造波和变频造流，由计算机控制实现。造波、 造流电控系统分别由以下主要部分组成: 1.1 造波系统 造波系统以德国LENZE交流伺服控制器及交流伺服电机为核心部件，以台 湾研华工控计算机加CAN通讯卡、AD采样卡等组成，由造波控制软件进行集 中监控和数据分析处理。 系统结构如图1-1所示。 造波电气控制柜 I/O 伺服控制器 伺服电机 CAN接口 编码器 CAN通讯卡 工控机 A/D卡 浪高仪 图1-1 波流水槽造波控制系统框图 1 1.2 造流系统 造流系统以德国SIEMENS交流变频器为核心部件，以同一台工控计算机加RS485通讯卡等组成，由造流控制软件进行集中监控。 系统结构如图1-2所示。 造流电气控制柜 I/O 交流变频器 交流电机 RS485接口 RS485通讯卡 工控机 图1-2 波流水槽造流控制系统框图 2 波流水槽电气控制柜操作说明 波流水槽电气控制柜中安装有交流伺服控制器和交流变频器，是波流水槽的重要组成部分，控制柜面板布置图如2-1所示。 2.1 操作步骤 2.1.1闭合电气控制柜中的空气开关，控制柜上电，面板上的电源指示灯应点亮;通过控制柜面板上的电压观察三相电压，电压正常后方可进行以下操作。 2.1.2 如需造波操作，在“造波伺服电机控制”区域，按下“启动”按钮，“工作电源”指示灯亮，之后的操作在工控机上进行。 2.1.3 如要关闭造波，必须先在工控机上波流控制系统人机界面中执行停止造波 2 操作，待造波完全停止后，方可按下控制柜面板上造波区域的“停止”按钮，关闭造波。 2.1.4 如需造流操作，在“造流变频电机控制”区域，按下“启动”按钮，“工作电源”指示灯亮，之后的操作在工控机上进行。 2.1.5如要关闭造流，必须先在工控机上波流控制系统人机界面中执行停止造流操作，待造流完全停止后，方可按下控制柜面板上造流区域的“停止”按钮，关闭造流。 图2-1 波流水槽电气控制柜面板布置图 3 3 造波系统操作说明 交流伺服系统及造波控制工控机系统上电后，主要用运行在工控机上的Windows界面的波流控制软件进行操作。 3.1 操作步骤 3.1.1 给工控机上电并启动进入WindowsXP操作系统; 3.1.2操作系统启动完毕后，双击桌面上“波流控制系统”快捷图标进入波流控制系统启动界面，如图3-1所示。 图3-1 波流控制系统启动界面 在密码登录框中，输入登录密码，单击“确定”按钮，进入造波造流主控界面;单击“取消”按钮，退出控制系统;单击“更改密码”，进入更改密码操作界面，如图3-2所示，可进行密码修改。初始密码为GXDX。 4 图3-2 密码修改操作界面 3.1.3 波流系统主控界面 图3-3 波流控制系统规则波主控界面 3.1.3.1界面元素介绍如下: 左上区为造波状态指示区，可显示当前收发数据和通讯状态。若计算机与控制柜中的伺服控制器连线正确并且伺服控制器已上电，则软件将与伺服控制器建 5 立通讯。“通讯状态”栏显示当前的通讯情况。右上区为伺服驱动器监视区域，可显示伺服驱动器的工作状态。 规则波和不规则波控制区分页显示。进入主控界面时默认显示的是规则波控制页面。要切换到不规则波控制页面可用鼠标点击“不规则波”选项卡。 , 规则波 在“规则波”选项卡，“造波参数输入”中，以频率和推板冲程作为参数，进行造波。“冲程”设定范围为0~400mm(全行程);“频率”设定范围为0~2Hz。例如设定“冲程”为100mm，频率为0.5Hz，则造波信号为频率0.5Hz，推板幅值以丝杆中心为零位在?50mm按正弦变化。 “造波时间”单位为秒，按下“开始” 按钮启动造波后计时到该设定值时自动停止造波。 造波开始前，造波推板必须在零位状态，状态监控区有零位指示灯，当推板处于零位时，该指示灯变绿。本软件设置了两种寻找造波零位的方法。一种是自动找零位，按下“开始”按钮，若推板当前不在零位，则控制推板以默认的方向寻找零位，待缓慢回到零位后开始造波。另外一种是手动找零位，可以事先观察推板位于零位的后方还是前方，然后点击“功能”\“手动找造波零位”，进入手动找零界面后，点击相应的“向前找零”或“向后找零”使推板回到零位。 在造波过程中按下“停止”按钮，则根据在菜单“选项”中的“造波停止方式”设置的停止方式停止造波，若设置的停止方式为“立即停止”，则按下“停止”按钮后造波板立即停止;若设置的停止方式为“缓慢停止”，则按下“停止”按钮后造波板幅值逐渐减小至零位停止;缓起和缓停的目的是减少对机械系统的冲击。 在菜单中点击“选项”\“浪高仪参数”，进入浪高仪参数设置界面，输入标定好的相应浪高仪系数，点击“确定”。(浪高仪使用方法详见《浪高仪使用》)。在造波过程中，按下“开始采样”按钮，若在菜单“文件”\“采样保存设置”项已设置好存储位置，则直接开始记录浪高仪采样数据，否则弹出对话框请求设置采样数据文件的存储位置后开始采样。采样间隔为20ms，在采样过程中按下“停止采样”按钮，则停止记录浪高仪采样数据。浪高仪采样数据记录为文本文件，扩展名为“.txt”。数据记录文件自动以幅值和频率命名，同时记录第1路单路和10路多路数据，分两个文件，例如:单路为GZ-H5.0F0.2.txt，10路 6 为GZ-H5.0F0.2Multi.txt，若有同名文件存在，加编号，例如:GZ-H5.0F0.2#2.txt，GZ-H5.0F0.2Multi#2.txt。 界面下方为图形显示区，可同时显示“给定推板位移” 、“实际推板位移” 、“采样数据”。用户在右边的控制区可选择是否显示某一数据。点击“显示波形”按钮，显示实时曲线;在显示过程中点击“不显示波形”按钮，实时曲线停止变化。一定要先选择要显示的数据，然后再点击“显示波形”按钮，否则无效。 在造波推板到达前、后极限位置时，系统会自动急停，并弹出对话框，提示到达极限位置，按下“确认”按钮，推板会缓慢回到零位，然后点击“退出”。在推板回零位过程中，点击“停止”，则推板停止。 在规则波造波过程中主控界面退出无效。 , 不规则波 图3-4 波流控制系统不规则波主控界面 7 点击“调用造波文件”按钮弹出对话框，选择不规则波程序产生的时间序列文件。“开始”按钮使能。按下“开始”按钮，若造波推板当前不在零位，则控制推板缓慢回到零位后开始造波(找零位方法同规则波);在造波过程中按下“停止”按钮，则停止造波。 若不规则波时间序列时间长度不够，可勾选“连续造波”选项，在“造波时间”文本框中输入造波时间，这样可连续循环造波，造波时间到后自动停止。 在造波过程中，按下“开始采样”按钮，若在菜单“文件”\“采样保存设置”项已设置好存储位置，则直接开始记录浪高仪采样数据，否则弹出对话框请求设置采样数据文件的存储位置后开始采样。采样间隔为100ms，在采样过程中按下“停止采样”按钮，则停止记录浪高仪采样数据。浪高仪采样数据记录为文本文件，扩展名为“.txt” 。 界面下方为图形显示区，可同时显示“造波数据” 、“推板位移” 、“采样数据”。用户在右边的控制区可选择是否显示某一数据。点击“显示波形”按钮，显示实时曲线;在显示过程中点击“不显示波形”按钮，实时曲线停止变化。一定要先选择要显示的数据，然后再点击“显示波形”按钮，否则无效。 3.1.3.2菜单 “文件\采样保存设置”，造波启动前，设置采样数据的保存地址。 “文件\波形曲线回放”，采样结束后，查看采样波形。 “功能\手动找造波零位”，手动控制推板运动，根据当前推板位置，可以向前找零位或向后找零位，找到零位后自动停止，也可随时按下“停止”按钮，使推板停止，图3-5。 “选项\浪高仪参数”，开始造波前，设置标定好的浪高仪系数，图3-6。 “选项\造波停止方式”，设置造波停止方式，立即停止或者缓慢停止。缓起缓停的方式可以减少对机械系统的冲击，图3-7。 8 图3-5 手动找零界面 图3-6 浪高仪参数设置 9 图3-7 停止方式设置 3.2 造波简明操作步骤 3.2.1 造规则波操作步骤 (1) 安装好浪高仪测针，浪高仪距推板约13米。浪高仪预热15~30分钟; (本步骤非必须;) (2) 启动计算机，进入波流控制系统规则波主控界面; (3) 确认波流控制系统软件与伺服控制器通讯正常;浪高仪预热时间到后 测出浪高仪系数并在控制软件菜单“设置”\“浪高仪参数”中设置 好浪高仪系数;“文件”\“采样保存为”中设置好采样保存地址; (4) 若“零位”指示灯不亮，则可以进行手动找零位，至“零位”变绿; (5) 根据造波曲线，设置规则波参数，输入频率、冲程、造波时间; (6) 按下软件中“启动”按钮开始造波，待波浪传递至浪高仪测针位置按 下“开始采样”按钮开始采样。 (7) 造波设定时间到或按下“停止”按钮停止造波。 (8) 等待水面基本平静; 10 (9) 重复步骤(4)~(8)造波; (10)若不再造波，按下波流水槽电气控制柜面板上的造波“停止”按钮， 伺服控制器断电，退出控制软件，计算机软关机。 3.2.2 造不规则波操作步骤 (1) 安装好浪高仪测针，浪高仪距推板约13米。浪高仪预热15~30分钟; (本步骤非必须;) (2) 启动计算机，进入波流控制系统不规则波主控界面; (3) 确认波流控制系统软件与伺服控制器通讯正常;浪高仪预热时间到后 测出浪高仪系数并在控制软件菜单“设置”\“浪高仪参数”中设置 好浪高仪系数;“ 文件”\“采样保存为”中设置好采样保存地址; (4) 若“零位”指示灯不亮，则可以进行手动找零位，至“零位”变绿; (5) 用不规则波计算程序生成目标谱的造波时间序列文件; (6) 从波流控制系统不规则波界面调用造波时间序列文件; (7) 按下软件“启动”按钮开始造不规则波，待波浪传递至浪高仪测针位 置按下“开始采样”按钮开始采样。 8) 造波设定时间到或按下“停止”按钮停止造波; ( (9) 用不规则波计算程序调用浪高采样文件，比较目标谱与实测谱，若不 符合要求，修正后产生新的造波时间序列文件; (10)待水面基本平静; (11)重复步骤(5)~(9)至实测谱与目标谱的误差满足要求; (12)若不再造波，按下波流水槽电气控制柜面板上的造波“停止”按钮， 伺服控制器断电，退出控制软件，计算机软关机。 3.3 传递函数测量方法 传递函数的测量方法采用的是做一系列的规则波试验求得。在0.2~2Hz频率范围内，对某一频率，改变正弦波控制信号的幅值，从小到大，造规则波，当幅值大到一定程度时水池中的波浪形状开始变差甚至破碎，就可知道在该频率已达正弦波的造波能力极限，不能再增大该频率的造波控制信号的幅值。通过一系列的正弦波试验，可求得造波机在1米水深下的的频率响应特性曲线，形状示例如 11 图3-8所示。 求得该特性曲线后，若要造某一波高H(mm)和频率F(Hz)的正弦波，可从该曲线计算出造波控制信号的冲程S(mm)，在规则波界面上输入即可。 3.5 3 2.5 2 波高/冲程1.5 1 0.5 0 00.20.40.60.811.21.41.61.82 频率(Hz) 图3-8 造波机频率响应特性曲线(1.0米水深) 12 4 造流系统操作说明 交流变频器及工控计算机系统上电后，主要用运行在工控机上的Windows界面的造波造流控制软件进行操作。 4.1 操作步骤 4.1.1 给工控机上电并启动进入WindowsXP操作系统; 4.1.2操作系统启动完毕，双击桌面上“波流控制系统”快捷图标进入波流控制系统启动界面，输入登录密码后，进入控制系统主控界面，单击“造流”选项页进入造流主控界面，如图4-1所示。 图4-1 造流控制软件主控界面 4.1.3 界面元素介绍如下: 界面上方左二为造流状态显示区，如果计算机与造流电控柜中变频器已连接完毕，且变频器已上电，则通讯状态会显示正常。若通讯不成功，会显示通讯错误，请检查通讯线是否已连接好，通讯端口号以及通讯协议是否设置正确。上方 13 右一区域为变频器状态监控，系统处于某个状态，则相应指示灯会亮。 在造流参数设置中，选择造流方向，在频率设定栏中设定变频器给定频率(单位Hz)，设置完成后，按下黄颜色的“参数确认”按钮，参数被确认。 切记，设定好参数后，一定要按下黄颜色的“参数确认”按钮，此时设定的 参数才能真正被确认。 按下“启动”按钮，造流系统启动，运行指示灯亮、通讯状态框中显示“通讯正常……”。如果要改变频率，只需在“频率设定”栏中设定新的频率，按下“参数确认”按钮即可。在造流过程中按下“停止”按钮，则运行指示灯灭，系统停止。 注意:如果要反方向造流，则必须按下“停止”按钮，待电机完全停止以后， 才能选择相反造流方向，按下“启动”按钮，进行反方向造流。 在造流过程中，如果出现故障，则故障指示灯亮，提示系统出现故障，按下闪烁的故障报警按钮，查看故障原因，这时应该按下“造流停止”按钮，使系统停止，解决出现的故障。只有当故障解决后才能再次按下“启动”按钮，使系统重新启动。 在造流运行过程中控制界面退出无效。 4.2 造流简明操作步骤 (1)在计算机关机状态下，连接计算机与变频器间的通讯线，切忌带电进 行连接操作，以防止烧坏串口; (2)启动计算机，进入波流控制系统造流主控界面; (3)确认波流控制系统软件与造流变频器通讯正常，在造流参数设置中， 通过“正向”、“反向”单选按钮，设置造流方向，然后在“频率设定” 栏中设置给定频率，按下黄色的“参数确认”按钮; (4)按下界面中绿色的“启动”按钮开始造流，在造流过程中，如果要改 变频率，则直接在“频率设定”栏中进行改动，然后再次按下“参数 确认”按钮。如果要改变流向，则必须先按“停止”按钮，待电机完 全停止下来后，才能进行相应参数设置，进行反向造流操作。 (5)如果要停止造流，则按下界面中红色的“停止”按钮，则停止造流。 14 (6)如果在造流过程中，故障报警指示灯亮，则先按下“停止”按钮，然 后查找故障，待故障解决后，先按下“报警复位”按钮，然后在按下 “启动”按钮重新造流。 (7)重复步骤(3)~(6)造流。 (8)若不再造流，则退出造流控制界面。 5 注意事项: 5.1 电控的操作必须由受过专门培训的熟练的技术人员进行，并应掌握一定的 软件使用技能;用户不得随意修改LENZE伺服驱动器及SIEMENS变频 器的参数;在用户未熟练掌握LENZE伺服驱动器及SIEMENS变频器的 使用方法和清楚其操作可能导致的后果前，用户不得对其进行其它操作; 5.2 在运行前需确认危险区人员离开; 6 维护保养 6.1 长时间不用时，应每个月运行几次，祛除电柜及电机内的潮气。 6.2经常检查各电气设备的固定是否有松动，各连接导线是否有松动，有问及时排除。 15