集裝箱運輸船用起重電氣設備定位控制系統(tǒng)
發(fā)布時間：2021-06-28 13:40
傳統(tǒng)起重電氣定位控制系統(tǒng)的控制結果精準度受到外界環(huán)境影響,導致系統(tǒng)控制定位結果精準度差,為了改善該問題,提出集裝箱運輸船用起重電氣設備定位控制系統(tǒng)。采用RS485通訊方式構建起重電氣設備定位控制系統(tǒng)的網絡通訊,選擇ET070 7寸PLC工控機人機交互界面,并利用USB SLAVE接口,連接觸摸屏和具有RS485通訊端口的控制器,使系統(tǒng)具有支持RS485和RS232通訊的功能。采用條碼測距定位裝置,固定于軌道下方和內側腹板上,形成閉環(huán)反饋控制。依據硬件設計思路,設計編碼算法流程,實現起重電氣的精準定位控制。在Labview環(huán)境下進行實驗分析,由實驗結果可知,該系統(tǒng)最高定位精準度可達到96%,具有良好的控制效果。
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(12)北大核心
【文章頁數】：3 頁
【部分圖文】：
工控機人機交互界面接口Fig.2Human-machineinteractioninterfaceinterfaceofindustrialcontrolmachine
饕?糜諏?接觸摸屏和具有RS485通訊端口的控制器，其中COMO支持RS485的通訊功能，COM2支持RS232的通訊功能。管腳設置如表1所示。2）條碼測距定位裝置該系統(tǒng)定位采用條碼測距定位裝置，條碼固定于軌道下方和內側腹板上，檢測裝置安裝在起重機電氣設備上，如圖3所示。表1管腳設置Tab.1PinSettings管腳信號RS-485RS-2321RX-（B）RS485B2RxD_PLCRS-232接收3TxD_PLCRS-232接收4GND信號地5GND6RX+（A）RS485A7RxD_PCRS-232接收8TxD_PCRS-232發(fā)送圖3條碼測距定位裝置示意圖Fig.3Schematicdiagramofbarcoderangingandpositioningdevice起重電氣設備運行時，可將測量值反饋給控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋控制，進而使起重電氣設備達到指定位置。由于條碼固定，實現起重電氣設備位置檢測為絕對位移，不存在累積誤差，滿足定位精度小于等于1cm的誤差要求。1.2軟件部分設計依據硬件設計思路，設計編碼算法流程如圖4所示。系統(tǒng)根據算法設計流程，應用編程軟件Matlab編寫相應位移編碼程序，具體定位流程如下：步驟1初始化系統(tǒng)，設定位移連續(xù)碼，并將其編入集合之中；步驟2在集合碼中尚未達到2n個碼字前提下，應判斷當前碼字是否編入集合之中，如果重合，則完全編入其中，并及時判斷當前碼字位移情況；反之，則繼續(xù)循環(huán)上述內容；步驟3如果出現當前碼字與已經編入集合碼字重合出現，則應先將編入集合碼字作為當前碼字，此時應判斷碼字末尾是否為0，如果是，則說明該系統(tǒng)為實際需要位移的結果，也是需要定位的結果；否則，不是實際需要定位的結果。·206·艦船科學技術第42卷
圖4編碼算法流程Fig.4Encodingalgorithmflow2實驗驗證分別采用傳統(tǒng)系統(tǒng)與所研究系統(tǒng)在無噪聲環(huán)境下對定位結果精準度進行對比分析，結果如表2所示。表2無噪聲環(huán)境兩種系統(tǒng)定位結果精準度對比分析Tab.2Comparisonandanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinanoise-freeenvironment起重電氣設備/個傳統(tǒng)系統(tǒng)所研究系統(tǒng)272%96%467%95%665%94%865%96%1062%95%可知，在起重電氣設備為2時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度最高達到72%，而在起重電氣設備為10時，達到最低為62%；在起重電氣設備為2，8時，所研究系統(tǒng)定位結果精準度達到最高為96%，而在起重電氣設備為6時，達到最低為94%。因此，在無噪聲環(huán)境下，所研究系統(tǒng)具有更加精準的定位結果。在有噪聲環(huán)境下，分別將2種系統(tǒng)的定位結果精準度進行對比分析，結果如圖5所示�？芍�，在起重電氣設備為2個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為38%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為85%；在起重電氣設備為6個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為35%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為88%；在起重電氣設備為10個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為20%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為86%。因此，在有噪聲環(huán)境下，研究系統(tǒng)的定位結果更為精準。圖5有噪聲環(huán)境2種系統(tǒng)定位結果精準度對比分析Fig.5Comparativeanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinnoisyenvironments3結語在全球運輸集裝箱化背景下，針對船用起重電氣設備定位難題，提出集裝箱運輸船用起重電氣設備定位控制系統(tǒng)，并確定主要設備和技術路線。根據系統(tǒng)開發(fā)要求，構建仿真實驗平臺，以此實現起重電氣設備?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種雙擺效應橋式起重機光滑魯棒控制方法[J]. 孫寧,張建一,吳易鳴,方勇純. 振動與沖擊. 2019(22)
[2]基于模型預測算法的橋式起重機消擺控制[J]. 胡富元,邵雪卷,張井崗. 控制工程. 2019(07)
[3]海上平臺起重機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 鄭露. 船海工程. 2019(01)
[4]船用起重機吊盤式機械防搖系統(tǒng)的設計與試驗[J]. 吳俊杰,吉陽,陳海泉,張人之,王生海,張桐. 船舶工程. 2018(05)
本文編號：3254424
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(12)北大核心
【文章頁數】：3 頁
【部分圖文】：
工控機人機交互界面接口Fig.2Human-machineinteractioninterfaceinterfaceofindustrialcontrolmachine
饕?糜諏?接觸摸屏和具有RS485通訊端口的控制器，其中COMO支持RS485的通訊功能，COM2支持RS232的通訊功能。管腳設置如表1所示。2）條碼測距定位裝置該系統(tǒng)定位采用條碼測距定位裝置，條碼固定于軌道下方和內側腹板上，檢測裝置安裝在起重機電氣設備上，如圖3所示。表1管腳設置Tab.1PinSettings管腳信號RS-485RS-2321RX-（B）RS485B2RxD_PLCRS-232接收3TxD_PLCRS-232接收4GND信號地5GND6RX+（A）RS485A7RxD_PCRS-232接收8TxD_PCRS-232發(fā)送圖3條碼測距定位裝置示意圖Fig.3Schematicdiagramofbarcoderangingandpositioningdevice起重電氣設備運行時，可將測量值反饋給控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋控制，進而使起重電氣設備達到指定位置。由于條碼固定，實現起重電氣設備位置檢測為絕對位移，不存在累積誤差，滿足定位精度小于等于1cm的誤差要求。1.2軟件部分設計依據硬件設計思路，設計編碼算法流程如圖4所示。系統(tǒng)根據算法設計流程，應用編程軟件Matlab編寫相應位移編碼程序，具體定位流程如下：步驟1初始化系統(tǒng)，設定位移連續(xù)碼，并將其編入集合之中；步驟2在集合碼中尚未達到2n個碼字前提下，應判斷當前碼字是否編入集合之中，如果重合，則完全編入其中，并及時判斷當前碼字位移情況；反之，則繼續(xù)循環(huán)上述內容；步驟3如果出現當前碼字與已經編入集合碼字重合出現，則應先將編入集合碼字作為當前碼字，此時應判斷碼字末尾是否為0，如果是，則說明該系統(tǒng)為實際需要位移的結果，也是需要定位的結果；否則，不是實際需要定位的結果。·206·艦船科學技術第42卷
圖4編碼算法流程Fig.4Encodingalgorithmflow2實驗驗證分別采用傳統(tǒng)系統(tǒng)與所研究系統(tǒng)在無噪聲環(huán)境下對定位結果精準度進行對比分析，結果如表2所示。表2無噪聲環(huán)境兩種系統(tǒng)定位結果精準度對比分析Tab.2Comparisonandanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinanoise-freeenvironment起重電氣設備/個傳統(tǒng)系統(tǒng)所研究系統(tǒng)272%96%467%95%665%94%865%96%1062%95%可知，在起重電氣設備為2時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度最高達到72%，而在起重電氣設備為10時，達到最低為62%；在起重電氣設備為2，8時，所研究系統(tǒng)定位結果精準度達到最高為96%，而在起重電氣設備為6時，達到最低為94%。因此，在無噪聲環(huán)境下，所研究系統(tǒng)具有更加精準的定位結果。在有噪聲環(huán)境下，分別將2種系統(tǒng)的定位結果精準度進行對比分析，結果如圖5所示�？芍�，在起重電氣設備為2個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為38%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為85%；在起重電氣設備為6個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為35%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為88%；在起重電氣設備為10個時，傳統(tǒng)系統(tǒng)定位結果精準度為20%，而所研究系統(tǒng)定位結果精準度為86%。因此，在有噪聲環(huán)境下，研究系統(tǒng)的定位結果更為精準。圖5有噪聲環(huán)境2種系統(tǒng)定位結果精準度對比分析Fig.5Comparativeanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinnoisyenvironments3結語在全球運輸集裝箱化背景下，針對船用起重電氣設備定位難題，提出集裝箱運輸船用起重電氣設備定位控制系統(tǒng)，并確定主要設備和技術路線。根據系統(tǒng)開發(fā)要求，構建仿真實驗平臺，以此實現起重電氣設備?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種雙擺效應橋式起重機光滑魯棒控制方法[J]. 孫寧,張建一,吳易鳴,方勇純. 振動與沖擊. 2019(22)
[2]基于模型預測算法的橋式起重機消擺控制[J]. 胡富元,邵雪卷,張井崗. 控制工程. 2019(07)
[3]海上平臺起重機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 鄭露. 船海工程. 2019(01)
[4]船用起重機吊盤式機械防搖系統(tǒng)的設計與試驗[J]. 吳俊杰,吉陽,陳海泉,張人之,王生海,張桐. 船舶工程. 2018(05)
本文編號：3254424
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