基于PROFIBUS的海上風(fēng)電安裝船升降控制系統(tǒng)研究

【摘要】：升降控制系統(tǒng)是自升式海上風(fēng)電安裝船升降裝置中的關(guān)鍵部分，其控制性能是樁腿和船體平臺順利實(shí)現(xiàn)升降的保證。本文針對近海海上風(fēng)電安裝船升降控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。論文的主要研究內(nèi)容如下： 1．綜合分析了安裝船的升降裝置和升降原理，設(shè)計(jì)了風(fēng)電安裝船升降系統(tǒng)的總體方案。在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)系統(tǒng)需求，構(gòu)建了基于PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)的海上風(fēng)電安裝船的升降控制系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、主站和從站的通信以及邏輯控制功能，實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電船的整個升降過程控制。 2．為保證海上風(fēng)電船升降過程中水平度滿足要求，分析了國內(nèi)外同類型平臺自動平衡的方法，提出了以比例換向閥為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)平方案。研究重載平臺的平衡原理，給出了本風(fēng)電船的位置誤差控制法和角度誤差控制法相結(jié)合的自動平衡方法。研究了PID控制策略，運(yùn)用MATLAB軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可知該策略明顯改善控制品質(zhì)。 3．通過組態(tài)軟件WinCC和STEP7軟件的集成，開發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了升降控制系統(tǒng)的人機(jī)界面，設(shè)置操作管理權(quán)限和記錄運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了過程變量的可視化監(jiān)控，并通過開發(fā)的ActiveX控件將升降裝置的工作過程進(jìn)行動態(tài)顯示。 4．開發(fā)了海上風(fēng)電安裝船的原型系統(tǒng)，并對其進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn)。對PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的硬件配置，監(jiān)控系統(tǒng)以及邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)了船體及樁腿的升降控制、船體平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)、系統(tǒng)的過程顯示和故障報(bào)警等功能，驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電安裝船 升降控制 自動平衡 PID WinCC
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 課題的研究背景與意義12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢14-15
• 1.2.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)14-15
• 1.2.2 海上風(fēng)電船控制系統(tǒng)15
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第2章 PROFIBUS 現(xiàn)場總線升降控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-35
• 2.1 風(fēng)電安裝船的升降系統(tǒng)17-22
• 2.1.1 風(fēng)電安裝船的升降系統(tǒng)分析17-18
• 2.1.2 風(fēng)電安裝船的升降裝置18-20
• 2.1.3 升降裝置液壓系統(tǒng)20-22
• 2.2 升降控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)22-27
• 2.2.1 PROFIBUS 現(xiàn)場總線概述22-23
• 2.2.2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析23-24
• 2.2.3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)24-27
• 2.3 控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)27-31
• 2.3.1 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的硬件組態(tài)27-28
• 2.3.2 主從站通信28-31
• 2.4 PLC 軟件設(shè)計(jì)及邏輯控制功能31-34
• 2.4.1 STEP7 簡介31-32
• 2.4.2 PLC 的程序設(shè)計(jì)32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 船體自動平衡控制策略與實(shí)現(xiàn)35-49
• 3.1 自動平衡控制策略35-42
• 3.1.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型35-40
• 3.1.2 系統(tǒng)的 PID 控制分析40-42
• 3.2 平衡控制方法42-44
• 3.2.1 位置誤差控制法43-44
• 3.2.2 角度誤差控制法44
• 3.2.3 平衡控制方法的確定44
• 3.3 平衡控制的實(shí)現(xiàn)44-48
• 3.3.1 確定樁腿的高低情況和處理方法45-46
• 3.3.2 程序算法及流程圖46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)49-59
• 4.1 WinCC 簡介49
• 4.2 WinCC 通訊的實(shí)現(xiàn)49-53
• 4.2.1 WinCC 通信原理49-51
• 4.2.2 WinCC 與 STEP 7 的 PROFIBUS 通信51-53
• 4.3 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)53-57
• 4.3.1 編輯監(jiān)控界面53-56
• 4.3.2 開發(fā) ActiveX 控件56-57
• 4.4 用戶管理57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 海上風(fēng)電船系統(tǒng)的試驗(yàn)研究59-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)59-60
• 5.2 系統(tǒng)測試60-62
• 5.2.1 CP5512 硬件自檢60-61
• 5.2.2 硬件診斷61
• 5.2.3 上位機(jī)和從站控制的測試61-62
• 5.3 船體平臺自動平衡的試驗(yàn)62-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項(xiàng)目69-70
• 大摘要70-74

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