精密的运动控制，赋予名船新的生命

一个有顶棚的干船坞，有着堪比间谍小说和动作片的历史，最近从所有手动运动控制升级为复杂的自动化运动控制。

2012年7月，Bay Ship & Yacht Co.在美国海军举行的休斯采矿驳船(HMB-1)浮式有盖干船坞拍卖会上中标。HMB-1作为西海岸唯一完全封闭的可伸缩屋顶干船坞被赋予了新的生命。Bay Ship & Yacht由比尔·埃利奥特(Bill Elliott)于1977年创立，主要建造和修理木船。该公司扩展到专注于商业船只，军用船只和超级游艇的维修，改装和建造。HMB-1是一艘6300吨长的潜水驳船，最初是为中央情报局(CIA)建造的，是亚速安计划(Project Azorian)的一部分，这是一项绝密任务，旨在从夏威夷海岸的海底打捞苏联K-129潜艇的残骸。

在该项目中，这艘324英尺长、106英尺宽的驳船与休斯格洛马探索者号(Hughes Glomar Explorer)一起使用，后者是一艘深海钻探船，曾在《泰坦尼克号》等小说中被引用来自大浅滩的幽灵阿瑟·c·克拉克和寻找红色十月汤姆·克兰西著。Glomar Explorer在HMB-1上机动，HMB-1打开了可伸缩的顶部，通过连接在驳船上的钩子装置，在不被发现的情况下回收了潜艇的部分部分。

神秘的HMB-1再次投入使用，当时美国海军将其拖至加州雷德伍德城的一处设施，将其用作建造海影号(Sea Shadow)实验隐形船的浮动干船坞。海影项目完成后，海军将HMB-1连同海影一起拍卖，要求将隐形船报废(图1)。

彻底检修

在购买HMB-1之后，海湾船舶游艇公司投入了大量的工作来改造驳船，并将其改造成一个6300吨长的商业浮动干船坞，具有76英尺的船梁容量。

最初，驳船的地板是用压缩空气系统淹没的。作为大修的一部分，气动系统被替换为泵出压载水以降低船坞的系统。通过向压载舱注水，操作人员可以将干船坞的内部地板下沉到周围海水的高度以下35英尺，让船只可以浮进浮出。在此操作期间，保持干船坞的正确纵倾和纵倾绝对是至关重要的，无论是上升还是下降，否则可能对船坞、船舶或两者都造成灾难性的损坏。

在大修之前，没有自动化控制过程，所以需要艰苦的手工操作。为了改善操作，Bay Ship & Yacht决定为自动化系统配备可编程逻辑控制器(plc)和人机界面(HMIs)，以确保降低和提高干船坞地板尽可能准确和高效，并改善对其他操作方面的控制和监控。

更简单、更安全的自动化操作

选择了具有成本效益的可编程逻辑控制器(plc)和人机界面(HMIs)来监督和控制干船坞的压载水浸和泵送。Bay Ship & Yacht设计了一个自动化系统，包括每个工作压载舱的PLC，一个固定压载舱的PLC，一个主舱和五个用于显示和控制的hmi。安装和编程按照计划进行，从开始到结束只花了六周时间，这在很大程度上是因为所选择的硬件和软件易于使用。

来自30个离散和15个模拟输入的数据用于监控罐位、四个注水阀的开度百分比和两个倾角计。模拟输入包括压力(油箱液位)和阀门传感器，此外还有数字倾角仪，用于监控船坞姿态、纵倾和倾斜。离散输入包括但不限于内部泵状态触点(密封失效，过热)，以及软启动器的输出，将其状态传达给PLC。通过使用测斜仪的船坞姿态(定位)和油箱液位数据，PLC软件数学功能执行泵的自动控制所需的计算。这确保了罐的液位和姿态在任何时候都是正确的(图2)。

新的自动化系统能够通过触摸屏和控制台按钮完成所有操作。监测每个泵、阀门和电机控制器，可以精确控制码头的倾侧和姿态，这对于处理价值数百万美元的船只至关重要(图3)。

由于关键信息的检索现在是自动化的，与气动系统相比，扩展的操作员名册可以安全地使用该系统，而气动系统只能由高技能的操作员手动使用。

新自动化系统的另一个重要特点是它的报警功能。如果超过预设参数，将触发警报，通知操作员可能存在的问题。此外，该系统还连接到一个自动拨号器，以便在下班后报警时通知选定的人员。

这种远程通知功能有助于在小问题升级之前纠正它们。

警报、油箱和修剪数据自动记录，在PLC内使用实时时钟(RTC)，允许有价值的趋势和警报时间信息，显示在HMI上。

自实施自动化系统以来，唯一的问题是一些小问题，但很快就得到了解决和纠正。

年轻员工的成功

与许多行业一样，随着成熟工人退休，海洋行业也面临着操作员短缺的问题。许多年轻工人对老式的浮式干船坞不了解，这使得雇用和培训操作人员既耗时又昂贵。此外，如果只有一名员工可以手动操作干船坞，操作可能会受到严重限制。

幸运的是，新的自动化系统工作非常无缝，熟练的工人很快就得到了培训，可以在船坞主任的指导下安全操作浮动干船坞地板。由plc和显示器提供的控制令人印象深刻，海湾船舶游艇公司正计划在第二个旧码头上安装类似的系统。这个第二次世界大战时期的干船坞几乎没有仪器，目前只有两名员工可以操作它。

投资:成本的三分之一

当Bay Ship & Yacht开始大修时，一家自动化供应商报价3.6万美元，购买的系统只能自动监测6个油箱的液位。这超出了预算，最终的系统将无法满足所有要求。海湾船舶和游艇决定做这个项目，包括安装和编程，在家里。

另一家供应商提供的自动化系统的总成本约为1.2万美元;其中5000美元被分配给了15个模拟传感器，用于监测油箱液位和阀门位置，以及船坞姿态、内饰和清单。

最初的计划是使用手动独立的气压系统，只提供储罐数据，不与其他系统通信。然而，通过购买成本较低的组件和将项目带入内部而节省的资金为构建更先进的自动化系统提供了资源，从而实现表中所列的好处。

表:自动化干船坞作业的好处

更好的控制提供了比以往想象的更精确的操作，这些经验有助于项目的复制，以升级另一艘船。HMB-1的购买和自动机改造使海湾船舶游艇公司能够扩大能力，包括在更宽的船只上工作。可伸缩的屋顶还可以更容易地控制废物副产品，最大限度地提高油漆质量控制，并避免由于恶劣天气造成的生产力损失(图4)。

海湾船舶游艇公司很自豪有机会在休斯采矿驳船这样一艘杰出的船只上工作，赋予它作为民用浮式干船坞的新生命。该项目取得了成功，为客户提供了最好的服务。

Ben Chisolm是Bay Ship & Yacht的信息技术经理，Christine Lesher是ControlsPR的合伙人;由Mark T. Hoske编辑，内容经理，CFE媒体，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

在线

请参阅下面其他运动控制文章的链接。

www.automationdirect.com

关键概念

• 历史悠久的干船坞获得了第二次生命，包括经济自动化。
• 在内部使用更低成本的组件来完成项目，可以获得比最初考虑的更先进的系统。
• 更简单的运动控制和自动化增加了易用性，降低了风险。

考虑一下这个

你可以自己自动化哪些手动系统，或者与系统集成商一起使用更低成本的组件?

作者简介

船长Benjamin“Ben”Chisholm于2009年加入Bay Ship & Yacht，担任船舶工程师和海洋工程部门的系统专家。奇泽姆是美国海岸警卫队(United States Coast Guard)船长，是海军建筑和维修方面的专家。他曾在许多造船和游艇设计公司担任工程师和项目经理，在船帆和码头工作。

- Christine Lesher在自动化和IT领域有20年的经验。在加入ControlsPR之前，Lesher在西门子工业的两个部门管理媒体关系，并在施耐德电气工作。她以优异的成绩毕业于加州大学欧文分校，并在纽约哥伦比亚大学获得硕士学位。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。