[發(fā)明專利]一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610992761.9
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN108071477B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭建華;于延凱;劉大勇;張發(fā)年;呂振
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: F01P7/14
• 分類號: F01P7/14;G05D23/19
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

冷卻控制器，通過CAN總線連接上層控制計算機(jī)接收控制指令，通過A/D接口接收冷卻管路系統(tǒng)反饋的溫度信號和流量信號，通過I/O接口輸出控制電壓信號給冷卻管路系統(tǒng)的冷卻增壓泵、并接收反饋電壓信號，實(shí)現(xiàn)對冷卻管路系統(tǒng)的冷卻控制；所述冷卻控制器包括：電源板、模擬資源版、模擬隔離板、數(shù)字資源板、數(shù)字驅(qū)動板、A/D接口、I/O接口、CAN總線；所述電源板連接模擬資源板，用于對模擬資源板提供5VDC、12VDC和24VDC的電源電壓；所述模擬資源板一端連接模擬隔離板，用于向模擬隔離板提供所需24VDC的電源電壓，并且接收通過模擬隔離板隔離后的溫度信號和流量信號，另一端連接數(shù)字資源板，用于向數(shù)字資源板提供所需的5VDC和12VDC的電源電壓，并且與數(shù)字資源板進(jìn)行SPI串口通信，將隔離后的溫度信號和流量信號輸出給數(shù)字資源版；所述模擬隔離板通過A/D接口連接冷卻管路系統(tǒng)的各個支路溫度傳感器、支路流量傳感器，用于接收溫度信號和流量信號，并將經(jīng)過隔離后溫度信號和流量信號輸出給模擬資源板；所述數(shù)字資源板連接數(shù)字驅(qū)動板，用于向數(shù)字驅(qū)動板輸出5VDC控制電壓信號，并且接收數(shù)字驅(qū)動板的5VDC反饋電壓信號；還用于對輸入的經(jīng)過串口通信的隔離后的溫度信號和流量信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將故障信息通過CAN總線輸出給上層控制計算機(jī)；所述數(shù)字驅(qū)動板通過I/O接口連接冷卻管路系統(tǒng)的各個支路冷卻增壓泵，用于輸出24VDC控制電壓信號，驅(qū)動各個支路冷卻增壓泵工作，以及接收冷卻增壓泵反饋的5VDC反饋電壓信號；

冷卻管路系統(tǒng)，通過各個支路的溫度傳感器和流量傳感器輸出溫度信號和流量信號給冷卻控制器的A/D接口，通過內(nèi)部冷卻增壓泵接收冷卻控制器的I/O 接口輸出控制電壓信號、并輸出反饋電壓信號，實(shí)現(xiàn)對冷卻管路系統(tǒng)各個支路冷卻水的冷卻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度信號和流量信號為4-20mA的模擬電流信號；所述I/O接口輸出控制電壓信號為24VDC；所述反饋電壓信號為5VDC。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離后的溫度信號和流量信號為1-5V電壓信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻管路系統(tǒng)，包括：

在依次連接的兩個進(jìn)出口DN50手動球閥之間并聯(lián)五個淡水冷卻支路，兩個進(jìn)出口DN50手動球閥的另一端分別連接艙外冷卻器，從而實(shí)現(xiàn)冷卻管路系統(tǒng)通過艙外冷卻器對外界海水進(jìn)行冷卻；

所述每個淡水冷卻支路包括：依次連接的冷卻增壓泵、支路流量傳感器、球閥、冷卻設(shè)備、單向止回閥、支路溫度傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制系統(tǒng)，其特征在于，

所述各個支路溫度傳感器，采集各個支路的溫度信號，并輸出給冷卻控制器的A/D接口，實(shí)現(xiàn)對各個支路冷卻水溫度狀態(tài)的監(jiān)控；

所述各個支路流量傳感器，采集各個支路的流量信號，并輸出給冷卻控制器的A/D接口，實(shí)現(xiàn)對各個支路冷卻水流量狀態(tài)的監(jiān)控；

所述各個支路冷卻增壓泵的電機(jī)采用變頻電機(jī)，具有低、中、高三級調(diào)速功能，連接冷卻控制器I/O接口，用于接收冷卻控制器輸出的控制電壓，實(shí)現(xiàn)冷卻增壓泵的啟停以及泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；

所述冷卻設(shè)備包括多臺：電動機(jī)散熱器、電動機(jī)控制器散熱器、發(fā)電機(jī)散熱器、發(fā)電機(jī)控制器散熱器、充電機(jī)散熱器、電力管理單元散熱器。

6.一種海洋機(jī)器人用冷卻水控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

海洋機(jī)器人航行前，上層控制計算機(jī)通過CAN總線向冷卻控制器下達(dá)指令，開啟冷卻系統(tǒng)各個支路冷卻增壓泵，使得冷卻增壓泵工作在低速檔，冷卻系統(tǒng)開始工作；實(shí)時監(jiān)測各個支路的流量狀態(tài)：

若冷卻控制器接收到當(dāng)前支路流量傳感器檢測的流量滿足設(shè)定值時，實(shí)時監(jiān)測該當(dāng)前支路的溫度狀態(tài)；若冷卻控制器接收該當(dāng)前支路溫度傳感器檢測的溫度滿足設(shè)定值時，控制器輸出控制電壓控制冷卻系統(tǒng)的冷卻增壓泵開始工作；否則，冷卻控制器將該當(dāng)前支路溫度高故障上報給上層控制計算機(jī)；

若冷卻控制器接收到當(dāng)前支路流量傳感器檢測的流量不滿足設(shè)定值時，冷卻控制器控制該當(dāng)前支路的冷卻增壓泵使其工作在中速檔，同時監(jiān)測該當(dāng)前支路的流量傳感器的實(shí)時流量；

若檢測到該當(dāng)前支路流量滿足設(shè)定值時，控制器輸出控制電壓控制冷卻系統(tǒng)開始工作；否則，通過冷卻控制器控制該支路冷卻增壓泵使其工作在高速檔，同時監(jiān)測該當(dāng)前支路流量傳感器的實(shí)時流量；

若檢測到該當(dāng)前支路流量滿足設(shè)定值時，控制器輸出控制電壓控制冷卻系統(tǒng)開始工作；否則，冷卻控制器將支路流量低故障上報給上層控制計算機(jī)。