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原文传递绞吸式挖泥船监控系统的研究

论文题名：	绞吸式挖泥船监控系统的研究
关键词：	绞吸式挖泥船;监控系统;结构设计;计算机仿真
摘要：	绞吸式挖泥船的监控系统是挖泥船正常工作中必备的系统，它的作用主要是监视挖泥船的施工过程，并通过控制各子系统使它们相互协调的完成作业。目前，对于挖泥船的要求不断提高，不仅要求它的疏浚速度更快，更安全，更经济，而且要求挖切精度更高。近年来，各种新技术、新方法如雨后春笋般大量涌现，被广泛应用于各个领域。挖泥船作为一种常用的工程船舶，正朝着高智能化方向发展，大量新技术被应用，使挖泥船的监控系统发生了巨大的变化。高智能化使挖泥船实现了自动化控制，节省了人力成本，而且减少了出现故障的次数和故障维修时间。　　本文根据要求设计了基于PLC为核心，通过工业以太网技术实现上位机与PLC通信的绞吸式挖泥船监控系统。上位机与下位机通信采用了OPC接口技术，并使用工业以太环网作为通信介质，增加了通信速率，减少了外界干扰。这种结构设计还为新增设备预留了通信通道，将新设备的通信接口连接到以太网接口就能够直接与上位机进行通信。　　本文首先介绍了挖泥船监控系统的硬件结构。系统控制器之间采用主从通信方式，PLC和变频器之间采用Profibus-DP现场总线连接，其中S7-300 PLC作为主站，S7-200PLC和MM440变频器作为从站分布于现场，它们负责对现场设备进行控制并采集相关运行数据。对PLC程序的编程设计采用Step7编程软件，通过网络组态，通信设置可以有效减少编写程序的工作量。　　其次对监控系统中绞刀电机转速的控制，设计了模糊PID控制器，通过模糊推理得到PID参数的模糊控制查询表，利用PLC给定速度与采集的实际速度，进行模糊PID控制，在Matlab仿真软件中对挖泥船驱动系统速度响应曲线进行仿真，并在Simulink中建立速度响应曲线控制系统模型，将传统PID控制与模糊自整定PID控制系统建模仿真得到的速度曲线结果比较，从结果中看出模糊PID控制性能更加优越，更为可靠，达到了较好的效果。　　最后是挖泥船监控系统的软件设计，上位机程序采用LabVIEW进行编写，程序的前面板主要设计了分布于挖泥船上设备运行状况的参数画面，程序框图将下位机传送数据进行编程实现前面板画面的显示。在该程序设计中主要用到了LabVIEW的DSC模块，通过与OPC服务器的协同作用，系统的编程简单快捷。　　该系统通过仿真、编程和调试，能够实现正常通信运行，达到了预期效果。
作者：	司玉华
专业：	控制工程
导师：	杜昭平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文