本文關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)的研究

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【摘要】：絞吸式挖泥船的監(jiān)控系統(tǒng)是挖泥船正常工作中必備的系統(tǒng)，它的作用主要是監(jiān)視挖泥船的施工過程，并通過控制各子系統(tǒng)使它們相互協(xié)調(diào)的完成作業(yè)。目前，對(duì)于挖泥船的要求不斷提高，不僅要求它的疏浚速度更快，更安全，更經(jīng)濟(jì)，而且要求挖切精度更高。近年來，各種新技術(shù)、新方法如雨后春筍般大量涌現(xiàn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。挖泥船作為一種常用的工程船舶，正朝著高智能化方向發(fā)展，大量新技術(shù)被應(yīng)用，使挖泥船的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。高智能化使挖泥船實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，節(jié)省了人力成本，而且減少了出現(xiàn)故障的次數(shù)和故障維修時(shí)間。 本文根據(jù)要求設(shè)計(jì)了基于PLC為核心，通過工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC通信的絞吸式挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)與下位機(jī)通信采用了OPC接口技術(shù)，并使用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為通信介質(zhì)，增加了通信速率，減少了外界干擾。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還為新增設(shè)備預(yù)留了通信通道，將新設(shè)備的通信接口連接到以太網(wǎng)接口就能夠直接與上位機(jī)進(jìn)行通信。 本文首先介紹了挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)控制器之間采用主從通信方式，PLC和變頻器之間采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，其中S7-300PLC作為主站，S7-200PLC和MM440變頻器作為從站分布于現(xiàn)場(chǎng)，它們負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制并采集相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。對(duì)PLC程序的編程設(shè)計(jì)采用Step7編程軟件，通過網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，通信設(shè)置可以有效減少編寫程序的工作量。 其次對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中絞刀電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，設(shè)計(jì)了模糊PID控制器，通過模糊推理得到PID參數(shù)ΔK p，ΔK i與ΔK d的模糊控制查詢表，利用PLC給定速度與采集的實(shí)際速度，進(jìn)行模糊PID控制，在Matlab仿真軟件中對(duì)挖泥船驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度響應(yīng)曲線進(jìn)行仿真，并在Simulink中建立速度響應(yīng)曲線控制系統(tǒng)模型，將傳統(tǒng)PID控制與模糊自整定PID控制系統(tǒng)建模仿真得到的速度曲線結(jié)果比較，，從結(jié)果中看出模糊PID控制性能更加優(yōu)越，更為可靠，達(dá)到了較好的效果。 最后是挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)程序采用LabVIEW進(jìn)行編寫，程序的前面板主要設(shè)計(jì)了分布于挖泥船上設(shè)備運(yùn)行狀況的參數(shù)畫面，程序框圖將下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)前面板畫面的顯示。在該程序設(shè)計(jì)中主要用到了LabVIEW的DSC模塊，通過與OPC服務(wù)器的協(xié)同作用，系統(tǒng)的編程簡(jiǎn)單快捷。 該系統(tǒng)通過仿真、編程和調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)正常通信運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。
【關(guān)鍵詞】：監(jiān)控系統(tǒng) plc profibus總線 模糊pid控制 labview
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.31;TP277
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 目錄5-7
• Contents7-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究的目的和意義9
• 1.2 挖泥船的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 挖泥船發(fā)展趨勢(shì)11
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及思路11-12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 第2章 絞吸式挖泥船的組成與工作原理13-20
• 2.1 絞吸式挖泥船的結(jié)構(gòu)13-16
• 2.1.1 絞刀切削系統(tǒng)13-14
• 2.1.2 泥漿輸送系統(tǒng)14
• 2.1.3 定位樁系統(tǒng)14-15
• 2.1.4 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)15-16
• 2.2 絞吸式挖泥船工作原理16-18
• 2.2.1 工作準(zhǔn)備16
• 2.2.2 挖掘流程16-17
• 2.2.3 推進(jìn)流程17
• 2.2.4 移錨流程17-18
• 2.3 絞吸式挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控需求18-19
• 2.3.1 監(jiān)測(cè)參數(shù)18-19
• 2.3.2 控制對(duì)象19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20-37
• 3.1 挖泥船網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-21
• 3.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-22
• 3.2.1 上位機(jī)的組成21
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)置21-22
• 3.3 下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-27
• 3.3.1 S7-300 PLC組成及工作原理22-24
• 3.3.2 系統(tǒng)硬件組態(tài)24-26
• 3.3.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)26-27
• 3.4 現(xiàn)場(chǎng)從站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-36
• 3.4.1 定位樁控制系統(tǒng)27-29
• 3.4.2 橫移橋架控制系統(tǒng)29-31
• 3.4.3 絞刀和泥泵控制系統(tǒng)31-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 模糊 PID 在挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用37-66
• 4.1 模糊控制系統(tǒng)37-39
• 4.1.1 模糊控制原理37
• 4.1.2 模糊控制的實(shí)現(xiàn)37-39
• 4.2 模糊 PID 控制系統(tǒng)39-40
• 4.3 絞刀系統(tǒng)模糊 PID 控制器設(shè)計(jì)與仿真40-65
• 4.3.1 模糊 PID 控制器輸入與輸出變量確定40-48
• 4.3.2 模糊控制規(guī)則及模糊控制查詢表建立48-54
• 4.3.3 模糊 PID 控制算法的 PLC 實(shí)現(xiàn)54-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 絞吸式挖泥船監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)66-80
• 5.1 系統(tǒng)軟件介紹66-68
• 5.1.1 LabVIEW 概述66
• 5.1.2 LabVIEW DSC 模塊簡(jiǎn)介66-67
• 5.1.3 LabVIEW 與 OPC Server 的連接67-68
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)68-75
• 5.2.1 系統(tǒng)登錄界面69-70
• 5.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)主界面70-71
• 5.2.3 絞刀系統(tǒng)界面71-73
• 5.2.4 橫移橋架系統(tǒng)界面73-74
• 5.2.5 定位樁系統(tǒng)界面74-75
• 5.3 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)75-79
• 5.3.1 共享變量75-76
• 5.3.2 OPC Server 的配置76-77
• 5.3.3 在 LabVIEW 中創(chuàng)建工程77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第6章 總結(jié)和展望80-82
• 6.1 總結(jié)80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 致謝84-86
• 附錄 1 模糊 PID 控制系統(tǒng)控制程序86-89
• 附錄 2 模糊 PID 控制系統(tǒng)查詢表生成程序89-91
• 詳細(xì)摘要91-95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1026256