液壓打樁錘是海洋石油平臺海上安裝階段的重要施工設備，在石油平臺樁基工程中不可或缺。通過對德國進口液壓打樁錘控制系統的研究，了解其控制系統的構成以及原理，掌握其控制流程，將所研究的經驗應用到實際的施工過程中，及時解決設備出現的問題，并推動大型裝備的國產化。

　　集機械、電氣、液壓

　　諸功能于一體

　　整個打樁錘系統由錘體、動力站、液壓絞車和電纜絞車等幾個部分組成，其中，控制系統負責的部分包括控制打樁錘錘芯的起落，從而完成打樁過程。通過與動力站內的控制系統相互通訊，完成對控制系統內必要參數的監控以及調整，保證整個打樁錘系統工作的協調性。

　　控制系統組成及原理 用戶根據實際工況設置好所需要打樁的能量，控制系統根據用戶所設定的能量來計算出錘芯所需要提升的高度，控制系統通過控制方向閥的換向來使錘芯向上移動，需要有適當的設備來監測錘芯的運動狀況，監測錘芯的提升高度是否已經達到設定值，當錘芯的提升高度達到設定值時，控制系統控制換向閥來換向，使得錘芯向下移動系統監測錘芯的運動狀態，計算出錘芯的運動速度，從而計算出打擊的能量，并反饋到CPU中，與用戶設定值比較，從而在下一個打樁過程中，調整計算所得錘芯高度，完成一個能量的閉環控制過程。

　　另外，打樁系統中需要有一個電動的旁通閥，用來完成控制系統發出來的停止打樁的指令。同時，通過與動力站內控制系統的通訊，完成動力站內參數(液壓油溫度，室內溫度)的檢測，以及液壓油流量等參數的調節，針對以上的打樁原理，MENCK打樁錘的控制系統組成如圖1。

　　圖2為MENCK打樁錘系統的示意圖，其外圍部件包括：接近傳感器MH11，MH21，MH21，MH22，其主要功能負責檢測錘芯的運動過程，并將檢測信號反饋到CPU中。電磁換向閥，主要作用是接受CPU的輸出指令，適當地做出相應的動作，以此來控制主閥的上下位置，控制主液壓油路的方向，從而完成錘芯的上升和下降動作。電磁液壓旁通閥，主要作用是接受CPU的輸出指令，適當地做出相應的動作，以此來控制電動旁通閥的通斷，以此來完成打樁的停止動作。另外，為了保證打樁錘在工作過程中的安全性，控制系統中還包括接近傳感器CH1和接近傳感器 CS1。

　　系統可全程監測作業流程

　　打樁錘控制器(MHU)MHU是打樁錘控制系統的主要部件，負責整個系統控制信號的發出，反饋信號的接收、處理，以及各種信息的顯示，是整個打樁錘系統的大腦。它主要是由一臺實時控制器(RTC)以及人機交互界面(HMI)組成。

　　RTC 的主要硬件部分由一個IBM Power PC405 GP，自帶16位的數字信號輸入輸出板以及一個分布式I/O系統(5個模擬信號輸入模塊和1個模擬信號輸出模塊組)。RTC與HMI采用工業以太網來進行通訊，為了保證傳輸數據的豐富性，同時，分布式的I/O系統通過CAN總線來與PC相連接，完成系統中必要的模擬量信號的通訊。為了保護信號采集板，每個板子的接口都接有電涌保護器。

　　控制流程 控制系統打開通電，檢查急停回路是否被激活，在急停回路沒有被激活的情況下，系統檢測各個傳感器信號 MH11，MH12，MH21，MH22，CH1，CS1，CS2信號是否滿足工作要求，Menck系列打樁錘要求，行程傳感器必須有兩個相鄰的傳感器激活才能工作，同時，要求CH1與CS信號為高電平時，可以進行打樁工作。

　　在打樁過程中，系統根據用戶所需要的能量要求以及所激活的MH傳感器換算出所需要的MH傳感器信號變換的次數，并將其存在計數器C1中，在錘芯上升的過程中，當MH傳感器信號變換次數達到計數器C1所存的數值時，電磁換向閥變向，錘芯向下運動，在下行過程中，計數器T2隨時記錄相鄰MH傳感器信號變換的時間，通過這個時間計算出錘芯的運動速度，從而計算出此次打樁的實際能量。在錘芯上升過程中，計時器T1作為一個保護起到較為重要的作用，它的作用是保證錘芯在一個規定的時間范圍內都在處于上升的運動狀態，如果超出這個時間范圍，證明錘芯是被機械卡住，或者液壓油流量選擇不合適，系統泄壓，保護整個系統。

　　在作業過程中，系統隨時監測錘體以及傳感器上返回的信號。例如，液壓油的高低壓數值，液壓油溫度、動力站內溫度、電磁旁通閥以及電磁換向閥的電流值、并且這些數值都有規定的范圍，如果傳感器采集的數值超出范圍，系統做出相應的報警，并且有相應的動作。

　　在整個打樁的信息記錄也較為全面，每根鋼樁的入泥深度，錘擊數，錘擊能量均有記錄，系統提供給用戶一個信號圖，內容包括各個傳感器在各個時間段的信號，以及錘芯的上升下降的趨勢，供用戶參考來判斷整臺設備的狀態。

　　打水下樁時，系統提供了三種方式來控制空氣閥的開啟以及開度來向錘套內供氣，用戶可以根據實際情況自由選取(手動，由壓差傳感器控制，由錘套內水位控制)。

　　作為海洋工程的重要裝備，液壓打樁錘是一種集機械、電氣、液壓于一身的高技術含量的設備，而其控制系統是這臺大型設備的大腦，深入了解控制系統的組成以及原理有利于在海上施工時及時排查設備出現的故障。