水炮控制系统的研发

发布时间：2017-10-23 02:25

  本文关键词：水炮控制系统的研发

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【摘要】：水炮是一种常见的船用设备,能够利用水泵提供的驱动力喷射高压水柱,常用于海上消防和执法。水炮的动作无非喷射水柱和炮体旋转,这些动作往往由人工操作完成。近年来,随着计算机技术的广泛应用,船舶的控制已经高度自动化,传统的水炮控制方式无法满足现代化船舶控制系统的要求。因此,水炮动作的自动控制,成为生产厂商面临的首要问题。本文以某型号船用水炮为对象,介绍了水炮控制系统的设计要求,阐述了系统软硬件设计方案,分析了系统设计过程中发现的问题,并尝试对采用的设计方法进行总结。控制系统以可编程控制器(PLC)为中心,伺服电机驱动器为下层设备,船舶控制系统为上层设备。可编程控制器通过与上下层设备交换信息,完成对水炮各种动作的控制。本设计借鉴了一些软件工程中的方法,对可编程控制器程序的结构进行了多次改进,采用模块化的设计方式,便于修改、调试和拓展,以适应控制要求的变化；采用了更为科学的工程管理方法,避免因修改程序引入难以恢复的错误；与下位机通信时采用了较好的流程控制算法,在硬件条件有限的情况下,实现了水炮旋转动作的实时控制。经过细致的调试,该系统已应用于多条船只,运行良好。水炮控制涉及的主要操作均已自动化,大大节省了人力物力。通过与船舶控制系统配合,该系统能够完成水炮变速旋转,目标跟踪,自动喷水,自动止水等操作。对部分设备的故障,该系统能够及时向船舶控制系统反馈,并采取适当的保护措施,防止发生意外。
【关键词】：水炮 控制系统 可编程控制器
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 背景介绍8-9
• 1.2 问题简介9-11
• 1.3 各章内容11-12
• 2 控制要求12-18
• 2.1 喷水系统12-13
• 2.1.1 自动开炮12
• 2.1.2 自动关炮12-13
• 2.2 水炮动作13-14
• 2.2.1 正常旋转13
• 2.2.2 设定参考位置13
• 2.2.3 避免触到极限位置13-14
• 2.3 通信14-15
• 2.3.1 与船舶控制系统通信14-15
• 2.3.2 与伺服电机通信15
• 2.4 故障处理15-16
• 2.4.1 喷水系统故障15-16
• 2.4.2 水炮故障16
• 2.5 系统初始化16-18
• 2.5.1 喷水系统自检16-17
• 2.5.2 水炮初始化17-18
• 3 硬件设计18-30
• 3.1 伺服电机18-26
• 3.1.1 原理18-22
• 3.1.2 配置22-26
• 3.2 PLC26-30
• 3.2.1 输入输出点26-27
• 3.2.2 与上位机通信27-28
• 3.2.3 与下位机通信28-30
• 4 软件设计30-49
• 4.1 设计思想30-32
• 4.1.1 变量命名30
• 4.1.2 程序结构30-31
• 4.1.3 数据结构31
• 4.1.4 版本控制31-32
• 4.2 程序框架32-35
• 4.2.1 设计方法32-34
• 4.2.2 输出点处理34-35
• 4.3 程序流程35-46
• 4.3.1 初始化35
• 4.3.2 喷水流程控制35-38
• 4.3.3 水炮运动控制38-45
• 4.3.4 通信程序45-46
• 4.4 上位机模拟程序设计46-49
• 4.4.1 功能概述46
• 4.4.2 设计流程46-49
• 5 调试和修改49-55
• 5.1 上位机通信49-52
• 5.2 下位机通信52-53
• 5.3 流程变更53-55
• 结论55-56
• 参考文献56-58
• 附录A 用Git对PLC工程进行版本控制58-68
• 1 Siemens Step7工程58-64
• 1.1 初始化Git仓库58-60
• 1.2 导出源文件60-63
• 1.3 提交更改63-64
• 2 CoDeSys工程64-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：1081212