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摘 要：当前我国的能源问题越来越突出，所以许多新能源不断地被开发和应用，尤其是对于风能的利用，当前已经引起了人们的重视，海上是一个风能十分充足的地方，因此许多的风机都安装在海上，而在对于风机进行安装的时候，往往就需要使用到自升式风电安装船，通过对于自升式风电安装船的应用，能够有效地进行海上风机的安装。而要实现对于自升式风电安装船的控制，可以通过对于PLC控制系统的有效应用来对其进行更好地控制，从而使得海上风机安装工作能够更加顺利地得以开展，因此本文就自升式风电安装船的PLC控制系统进行了一定的研究。
关键词：海上风机；自升式风电安装船；PLC控制系统
在进行海上风机安装的过程中，往往都会对于自升式风电安装船加以使用，因为自升式风电安装船有着许多的优势，首先是其能够进行自主航行，并且还能够有效的进行运输，此外还能够实现安装平台的自主升降，所以十分适合在海洋风电开发中进行应用。但是当自升式風电安装船在工作的过程中，其对于升降平台的倾斜度异常往往十分敏感，因此必须要采用精度较高的控制系统来对于平台的升降精度加以控制，而PLC是一种控制精度较高且可靠性极强的控制系统，因此将其应用在自升式风电安装船之中有着非常重要的意义。
一、自升式风电安装船升降原理
在对于自升式风电安装船进行应用的过程中，首先需要依据风机的实际情况来对于船型加以选择，自升式风电安装船之所以能够实现自动升降，主要就是通过对于驱动升降装置以及升降控制系统的应用。自升式风电安装船一般都有多条桩腿，而且桩腿的形式也有所不同，并且一般桩腿都带有桩靴的结构。一般自升式风电安装船都是采用的齿轮齿条升降装置，将齿条安装在每一根桩腿之上，然后每一根齿条再配备相应的小齿轮。然后再将升降装置安装在桩腿和船体平台的交接处的四个角点，再通过驱动升降装置，就可以使得桩腿和船体平台进行相对的上下运动。齿轮齿条升降装置的齿条是沿着桩腿筒体进行铺设的，而与齿条相啮合的小齿轮又安装在齿轮架之上，通过液压马达经过减速齿轮进行驱动。在船体是漂浮在水面之上的时候，驱动齿轮就可以使得桩腿下降，而如果桩腿是支承在海底的时候，驱动齿轮又可以使得船体上升。
简而言之，自升式风电安装船的工作原理就是船体通过升降系统把桩腿伸入到海底，然后在桩腿到达了海底之后，使得船身离开水面一定距离，从而使其能够承载船体的重量，从而为施工人员在海上进行作业提供一个相对稳定的工作平台。一般在自升式风电安装船到达了工作位置之后，一般升降的程序就是先进行放桩，然后再进行预压，接下来将船体升起，升起船体之后再将船体降下，最后进行拔桩和提桩。
二、自升式风电安装船PLC控制系统设计
（一）自升式风电安装船PLC控制系统的硬件设计
自升式风电安装船PLC控制系统的硬件主要包括以下几个部分：工控机、中央控制台、主PLC、本地控制台、电源、控制元件、电机、液压泵、电磁阀、传感器等。其中工控机和主PLC以及一个中央控制台构成了一个中央控制室，在实际进行安装的时候，需要在每一个桩腿上都布置一个本地控制室，本地控制室主要是由本地控制面板以及ET200M所构成的，本地控制室和中央控制室之间的通信所采用的是profibus总线，而每一个本地控制室则对于相应的元器件动作加以控制，比如说电机、液压泵以及传感器等。就自升式风电安装船PLC控制系统的硬件部分而言，需要依据实际的工况来加以确定，因为对应于不同的工况，其所需要的硬件型号及质量都是不相同的，只有根据实际的工况来选择合适的硬件，才能够使得整个硬件系统能够满足工况的要求，进而为自升式风电安装船PLC控制系统的设计奠定良好的硬件基础。
（二）自升式风电安装船PLC控制系统的软件设计
一般来说，可以将自升式风电安装船PLC控制系统的软件系统划分为四个模块，第一个模块是液压系统工作状态监控模块，第二个模块是船舶状态监控模块，第三个模块是液压元件状态监控模块，第四个模块是报警模块，通过对于这四个模块的有效应用，就能够使得整个PLC控制系统对于自升式风电安装船在工作过程之中的各种状态加以监测。其中液压系统工作状态监控模块的主要功能就是对于液压系统的工作状态加以监控，其监控的主要内容包括液压系统的压力、油位、油温以及冷却系统，并且可以通过压力屏来进行有杆腔和无杆腔压力值的显示。一般来说，液压系统的油位主要可以分为高、低、较低三个等级，而油温则是直接以数值的形式显示在屏幕之上。船舶状态监控模块的主要作用就是对于船舶组成部分的工作状态进行监控，而船舶状态监控模块的主要监控内容包括桩腿的高度、桩腿所承受的荷载、液压缸升降速度以及船舶的倾斜度，通过对其进行有效的监控，可以实时地对于船舶各个部分的工作状态进行有效的监控。而液压元件状态监控模块主要是对于升降油缸位置、插销状态以及泵阀状态加以监控，通过显示屏可以将升降缸、辅助插销缸以及主插销缸的伸出距离加以监控，而且还能够通过泵的实时状态来对于泵阀的状态加以显示。最后，报警模块的主要功能就是进行常规报警、HPU报警、LCC报警、桩腿报警以及倾斜报警，从而便于工作人员采取相应的措施进行处理，保证自升式风电安装船能够处于稳定的工作状态之中。自升式风电安装船主要就是依据现场所传入的信号来使得液压部分的电磁阀开启，然后使得油路连通，从而到达预定的动作。
（三）控制过程
在PLC控制系统的控制下，自升式风电安装船能够进行单桩腿或者是多桩腿的自动上升或者是下降以及平台的自动上升或者下降，一共有四种操作方式，分别是桩腿上升或下降的自动操纵完全自动进行，而且其还可以各自独立。同时在平台上升或者是下降的自动操纵过程之中，为了能够使得平台能够准确快速的调平，可以采用双轴倾角传感器来对于平台的倾斜状况加以测量，而且还能够将具体的数值反馈到PLC，然后PLC再依据数值和预先设定好的水平精度值来进行比较。
三、结语
将PLC控制系统应用在自升式风电安装船之中，能够较好地对其进行控制，同时PLC控制系统的控制精度及稳定性都非常的高，十分有利于保证自升式风电安装船的稳定，更加有利于海上风机的安装。
参考文献：
[1]齐继阳，何文灿，鲁鼎等.自升式风电安装船升降系统的远程监控设计[J].机械设计与制造，2013，（9）：206-209.
[2]范向红.基于PLC控制系统设计的探讨[J].山东工业技术，2015，（8）：252.
[3]罗志海，杨润泽，尹晓春等.基于PLC控制系统设计的工程应用[J].新技术新工艺，2011，（2）：27-29.
关键词：海上风机；自升式风电安装船；PLC控制系统
在进行海上风机安装的过程中，往往都会对于自升式风电安装船加以使用，因为自升式风电安装船有着许多的优势，首先是其能够进行自主航行，并且还能够有效的进行运输，此外还能够实现安装平台的自主升降，所以十分适合在海洋风电开发中进行应用。但是当自升式風电安装船在工作的过程中，其对于升降平台的倾斜度异常往往十分敏感，因此必须要采用精度较高的控制系统来对于平台的升降精度加以控制，而PLC是一种控制精度较高且可靠性极强的控制系统，因此将其应用在自升式风电安装船之中有着非常重要的意义。
一、自升式风电安装船升降原理
在对于自升式风电安装船进行应用的过程中，首先需要依据风机的实际情况来对于船型加以选择，自升式风电安装船之所以能够实现自动升降，主要就是通过对于驱动升降装置以及升降控制系统的应用。自升式风电安装船一般都有多条桩腿，而且桩腿的形式也有所不同，并且一般桩腿都带有桩靴的结构。一般自升式风电安装船都是采用的齿轮齿条升降装置，将齿条安装在每一根桩腿之上，然后每一根齿条再配备相应的小齿轮。然后再将升降装置安装在桩腿和船体平台的交接处的四个角点，再通过驱动升降装置，就可以使得桩腿和船体平台进行相对的上下运动。齿轮齿条升降装置的齿条是沿着桩腿筒体进行铺设的，而与齿条相啮合的小齿轮又安装在齿轮架之上，通过液压马达经过减速齿轮进行驱动。在船体是漂浮在水面之上的时候，驱动齿轮就可以使得桩腿下降，而如果桩腿是支承在海底的时候，驱动齿轮又可以使得船体上升。
简而言之，自升式风电安装船的工作原理就是船体通过升降系统把桩腿伸入到海底，然后在桩腿到达了海底之后，使得船身离开水面一定距离，从而使其能够承载船体的重量，从而为施工人员在海上进行作业提供一个相对稳定的工作平台。一般在自升式风电安装船到达了工作位置之后，一般升降的程序就是先进行放桩，然后再进行预压，接下来将船体升起，升起船体之后再将船体降下，最后进行拔桩和提桩。
二、自升式风电安装船PLC控制系统设计
（一）自升式风电安装船PLC控制系统的硬件设计
自升式风电安装船PLC控制系统的硬件主要包括以下几个部分：工控机、中央控制台、主PLC、本地控制台、电源、控制元件、电机、液压泵、电磁阀、传感器等。其中工控机和主PLC以及一个中央控制台构成了一个中央控制室，在实际进行安装的时候，需要在每一个桩腿上都布置一个本地控制室，本地控制室主要是由本地控制面板以及ET200M所构成的，本地控制室和中央控制室之间的通信所采用的是profibus总线，而每一个本地控制室则对于相应的元器件动作加以控制，比如说电机、液压泵以及传感器等。就自升式风电安装船PLC控制系统的硬件部分而言，需要依据实际的工况来加以确定，因为对应于不同的工况，其所需要的硬件型号及质量都是不相同的，只有根据实际的工况来选择合适的硬件，才能够使得整个硬件系统能够满足工况的要求，进而为自升式风电安装船PLC控制系统的设计奠定良好的硬件基础。
（二）自升式风电安装船PLC控制系统的软件设计
一般来说，可以将自升式风电安装船PLC控制系统的软件系统划分为四个模块，第一个模块是液压系统工作状态监控模块，第二个模块是船舶状态监控模块，第三个模块是液压元件状态监控模块，第四个模块是报警模块，通过对于这四个模块的有效应用，就能够使得整个PLC控制系统对于自升式风电安装船在工作过程之中的各种状态加以监测。其中液压系统工作状态监控模块的主要功能就是对于液压系统的工作状态加以监控，其监控的主要内容包括液压系统的压力、油位、油温以及冷却系统，并且可以通过压力屏来进行有杆腔和无杆腔压力值的显示。一般来说，液压系统的油位主要可以分为高、低、较低三个等级，而油温则是直接以数值的形式显示在屏幕之上。船舶状态监控模块的主要作用就是对于船舶组成部分的工作状态进行监控，而船舶状态监控模块的主要监控内容包括桩腿的高度、桩腿所承受的荷载、液压缸升降速度以及船舶的倾斜度，通过对其进行有效的监控，可以实时地对于船舶各个部分的工作状态进行有效的监控。而液压元件状态监控模块主要是对于升降油缸位置、插销状态以及泵阀状态加以监控，通过显示屏可以将升降缸、辅助插销缸以及主插销缸的伸出距离加以监控，而且还能够通过泵的实时状态来对于泵阀的状态加以显示。最后，报警模块的主要功能就是进行常规报警、HPU报警、LCC报警、桩腿报警以及倾斜报警，从而便于工作人员采取相应的措施进行处理，保证自升式风电安装船能够处于稳定的工作状态之中。自升式风电安装船主要就是依据现场所传入的信号来使得液压部分的电磁阀开启，然后使得油路连通，从而到达预定的动作。
（三）控制过程
在PLC控制系统的控制下，自升式风电安装船能够进行单桩腿或者是多桩腿的自动上升或者是下降以及平台的自动上升或者下降，一共有四种操作方式，分别是桩腿上升或下降的自动操纵完全自动进行，而且其还可以各自独立。同时在平台上升或者是下降的自动操纵过程之中，为了能够使得平台能够准确快速的调平，可以采用双轴倾角传感器来对于平台的倾斜状况加以测量，而且还能够将具体的数值反馈到PLC，然后PLC再依据数值和预先设定好的水平精度值来进行比较。
三、结语
将PLC控制系统应用在自升式风电安装船之中，能够较好地对其进行控制，同时PLC控制系统的控制精度及稳定性都非常的高，十分有利于保证自升式风电安装船的稳定，更加有利于海上风机的安装。
参考文献：
[1]齐继阳，何文灿，鲁鼎等.自升式风电安装船升降系统的远程监控设计[J].机械设计与制造，2013，（9）：206-209.
[2]范向红.基于PLC控制系统设计的探讨[J].山东工业技术，2015，（8）：252.
[3]罗志海，杨润泽，尹晓春等.基于PLC控制系统设计的工程应用[J].新技术新工艺，2011，（2）：27-29.