數控對中系統在大型船舶環段合攏中的應用

孫龍超 李久龍 杜鶴

摘 要：數控對中系統在大型船舶環段合攏中的應用，是通過可編程控制器和計算機，將控制網絡進行行走等方面的控制，通過控制油缸頂舉運動和小車等，最終實現高精度的對中和立體分段的姿態調整，在特大型的船舶總段采用快速精確的姿態進行合攏和調整，能夠提高經濟效益，縮短建造周期，具有操作安全可靠、精度高和工作穩定的優勢。

關鍵詞：系統調試；自動合攏；數控對中系統

現代船舶制造模式是縮短造船周期、提高生產效率手段之一，在當前競爭環境下，造船業在向世界造船強國邁進的同時，要面對國際激烈的競爭，經受市場的變化，如匯率變動、材料設備價格上漲等，建立現代造船模式，能夠幫助我國的船舶工業走向現代化工業的道路。大型船舶的建造過程，為了減少船臺的占用周期，采用將整條船分成環型總段的方法，在不同的船臺制造總組，完成環段之后，在環段兩側用鋼板封死，通過海上運輸的方式，漂浮進入總裝船塢，該方法能夠滿足船舶制造過程中的技術指標，保證環段的合攏精度，使用數控對中的系統進行環段合攏。

一、數控對中系統

船體的分段合攏對中系統，是將基準總段拼裝焊接工藝進行開發的專用設備進行數字控制。采用工業計算機驅動下位機，進行控制比例放大器的運行，運行數控船臺小車進行船舶分段的運輸和拼裝。造船用的材料品種多，數量大，其中以鋼材的使用量為最大，例如，制造一艘裝載量為 1萬噸的貨船需要鋼材3000～4000噸.船體結構用的材料主要是碳素鋼和低合金高強度鋼（見鋼）.采用高強度鋼可減輕船體自重，降低推進功率，達到多裝客貨，增加裝備或提高航速的目的，小型艦艇還采用鋁合金，玻璃鋼或鈦合金作為船體材料。船舶需要在嚴酷的環境下營運，對于船用材料，除保證冶煉方法，化學成分和機械性能外，在可焊性能和耐蝕性能等方面都有較高的要求。

在特大環形總段的總裝過程中，各個總段超長、超寬，總重量較大，采用起重機無法滿足合攏的啊喲球，而數控船臺小車的油缸運動當量，精度加高，對接段的姿態調整時間很短，幾十臺數控小車就能夠組成一個起重重量達到數千噸的系統，提升數千噸中的環形總段。

二、數控系統的調試

1.通信調試

上位控制計算機和下位機之間的通信聯系，是數控對中的關鍵環節，通信采用串行通信的方式，通過485通信將數控船臺小車的下位機計算機和上位機計算機鏈接，形成雙絞線鏈接，可以在長距離信號傳輸的時候，避免信號的反射和回波，在在接收端進行電纜、終端電阻、顯示元件的配置，開始進行通信線路調試，將數控船臺小車通過縱梁上的結點進行連接，提供高性能的交流參數穩壓后的電源，完成通信調試工作。程序一般來講是在RAM里執行，所以對MMC103或PCU50來講，需要先把程序裝載到NCK里，但對于特別長的程序，可以選擇在硬盤里執行，具體操作方法為：選擇加工，程序概要，用光標選擇要執行的程序，選擇從硬盤執行既可.在自動方式下，可以從網絡硬盤上執行程序，程序可以逐段輸入，不一定是一個完整的程序，它存在NCK里面一個固定的MDA緩沖區里，可以把MDA緩沖區的程序存放在程序目錄里，也可以從程序區里調程序到MDA緩沖區來.重定位功能，有時在程序自動執行時需要停下來把移開檢測工件，然后接著執行程序，需要重定位功能，操作方法是在自動方式下暫停程序執行，轉到手動，移開相應的軸，要重新執行程序時，轉到重定位方式，按相應的軸移動按鈕，回到程序中斷點，按啟動鍵程序繼續執行，注意在這個過程中不能按復位鍵。

程序正式運行前進行圖形模擬，以減少程序的故障率，但由于MMC系統的不同，模擬的方法不一樣，在MMC103上，程序模擬完全在MMC上執行，故模擬中不會對NCK產生影響，但在MMC100.2上，程序模擬在NCK里面執行，與程序實際執行情況一樣，因此在模擬前務必要選擇程序測試，如果還要提高模擬速度，還可以選擇空運行。

2.液壓系統的連接與調試

液壓系統調試采用鼠籠型異步電動機拖動軸，向柱塞泵為系統提供壓力油，電控系統控制各個液壓閥件，推動異步電動機拖動周，上升或者下降。根據各自的接口要求，先將數控與驅動單元，MMC，PLC三部分分別連接正確：源模塊X161種9，112，48的連接；驅動總線和設備總線、PLC模塊注意電源線的連接；同時注意SM的連接。

3.行走系統調試

小車的行走方向按照給定的方向，完成行走方向的檢查，取消定向的方向，調整為正確的方向，測量通過小車控制柜給變頻器的信號大小，比較數值并進行各個的電氣控制柜的調節，控制好板卡上的電位器，使得電位器能夠得到各個車達到變頻器的給定信號，完成上述調整之后，取消所有的信號，合并絞車的三相電源，達到一定的距離之后，對于不同步的小車進行調整和同步。

4.環形總段調整

完成數控對中系統的調試，進行環形總段的水平狀態的調整，包括位置和姿態的調整，對一個船體的環形分段進行水平狀態的調整，包括首尾和上中心、下中心，數控船臺小車按照船體的結構，金遇見你分布在承重的結構上，調整好數控船臺小車的升降油缸，擺好水平油缸的位置，保證船臺小車的升降油缸的位置不會受到上方的縱梁的影響，將縱梁和船底部進行水平的填充，做好立體分段的位置的調整，為姿態調整做好準備。簡歷系統的三維坐標軟件，打開數控船臺小車的油泵電動機，輸入指令，實施測量合攏分段的各個等測點的數據，根據測量的結果，建立三維坐標數字模型計算的結果，重新計算給定便宜，輸入并調整分段。

三、結語

進行船舶建造的時候，采用不同的合攏方式，使用不同的合攏設備，運用數控對中系統，精度高、推力大，工作穩定，在大型的環段的合攏中，能夠顯著提高工作效率，開創大型環段合攏的新方式。

參考文獻：

[1]王志學，李茂月，劉獻禮， 等.開放式數控軟PLC系統的研究[J].哈爾濱理工大學學報，2017，（6）：1-8.

[2]劉娟.數控對中系統在大型船舶環段合攏中的應用[J].造船技術，2013，（3）：45-48.

[3]王麗君.數控機床電氣驅動系統可靠性研究[J].機械設計與制造工程，2018，（1）：66-69.

[4]葉濤.數控技術在采摘機器人作業中的應用[J].農機化研究，2018，（11）：222-226.