集装箱运输船用起重电气设备定位控制系统
发布时间：2021-06-28 13:40
传统起重电气定位控制系统的控制结果精准度受到外界环境影响,导致系统控制定位结果精准度差,为了改善该问题,提出集装箱运输船用起重电气设备定位控制系统。采用RS485通讯方式构建起重电气设备定位控制系统的网络通讯,选择ET070 7寸PLC工控机人机交互界面,并利用USB SLAVE接口,连接触摸屏和具有RS485通讯端口的控制器,使系统具有支持RS485和RS232通讯的功能。采用条码测距定位装置,固定于轨道下方和内侧腹板上,形成闭环反馈控制。依据硬件设计思路,设计编码算法流程,实现起重电气的精准定位控制。在Labview环境下进行实验分析,由实验结果可知,该系统最高定位精准度可达到96%,具有良好的控制效果。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(12)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
工控机人机交互界面接口Fig.2Human-machineinteractioninterfaceinterfaceofindustrialcontrolmachine
饕?糜诹?接触摸屏和具有RS485通讯端口的控制器，其中COMO支持RS485的通讯功能，COM2支持RS232的通讯功能。管脚设置如表1所示。2）条码测距定位装置该系统定位采用条码测距定位装置，条码固定于轨道下方和内侧腹板上，检测装置安装在起重机电气设备上，如图3所示。表1管脚设置Tab.1PinSettings管脚信号RS-485RS-2321RX-（B）RS485B2RxD_PLCRS-232接收3TxD_PLCRS-232接收4GND信号地5GND6RX+（A）RS485A7RxD_PCRS-232接收8TxD_PCRS-232发送图3条码测距定位装置示意图Fig.3Schematicdiagramofbarcoderangingandpositioningdevice起重电气设备运行时，可将测量值反馈给控制系统，形成闭环反馈控制，进而使起重电气设备达到指定位置。由于条码固定，实现起重电气设备位置检测为绝对位移，不存在累积误差，满足定位精度小于等于1cm的误差要求。1.2软件部分设计依据硬件设计思路，设计编码算法流程如图4所示。系统根据算法设计流程，应用编程软件Matlab编写相应位移编码程序，具体定位流程如下：步骤1初始化系统，设定位移连续码，并将其编入集合之中；步骤2在集合码中尚未达到2n个码字前提下，应判断当前码字是否编入集合之中，如果重合，则完全编入其中，并及时判断当前码字位移情况；反之，则继续循环上述内容；步骤3如果出现当前码字与已经编入集合码字重合出现，则应先将编入集合码字作为当前码字，此时应判断码字末尾是否为0，如果是，则说明该系统为实际需要位移的结果，也是需要定位的结果；否则，不是实际需要定位的结果。·206·舰船科学技术第42卷
图4编码算法流程Fig.4Encodingalgorithmflow2实验验证分别采用传统系统与所研究系统在无噪声环境下对定位结果精准度进行对比分析，结果如表2所示。表2无噪声环境两种系统定位结果精准度对比分析Tab.2Comparisonandanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinanoise-freeenvironment起重电气设备/个传统系统所研究系统272%96%467%95%665%94%865%96%1062%95%可知，在起重电气设备为2时，传统系统定位结果精准度最高达到72%，而在起重电气设备为10时，达到最低为62%；在起重电气设备为2，8时，所研究系统定位结果精准度达到最高为96%，而在起重电气设备为6时，达到最低为94%。因此，在无噪声环境下，所研究系统具有更加精准的定位结果。在有噪声环境下，分别将2种系统的定位结果精准度进行对比分析，结果如图5所示。可知，在起重电气设备为2个时，传统系统定位结果精准度为38%，而所研究系统定位结果精准度为85%；在起重电气设备为6个时，传统系统定位结果精准度为35%，而所研究系统定位结果精准度为88%；在起重电气设备为10个时，传统系统定位结果精准度为20%，而所研究系统定位结果精准度为86%。因此，在有噪声环境下，研究系统的定位结果更为精准。图5有噪声环境2种系统定位结果精准度对比分析Fig.5Comparativeanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinnoisyenvironments3结语在全球运输集装箱化背景下，针对船用起重电气设备定位难题，提出集装箱运输船用起重电气设备定位控制系统，并确定主要设备和技术路线。根据系统开发要求，构建仿真实验平台，以此实现起重电气设备?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双摆效应桥式起重机光滑鲁棒控制方法[J]. 孙宁,张建一,吴易鸣,方勇纯. 振动与冲击. 2019(22)
[2]基于模型预测算法的桥式起重机消摆控制[J]. 胡富元,邵雪卷,张井岗. 控制工程. 2019(07)
[3]海上平台起重机状态监测系统设计[J]. 郑露. 船海工程. 2019(01)
[4]船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验[J]. 吴俊杰,吉阳,陈海泉,张人之,王生海,张桐. 船舶工程. 2018(05)
本文编号：3254424
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(12)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
工控机人机交互界面接口Fig.2Human-machineinteractioninterfaceinterfaceofindustrialcontrolmachine
饕?糜诹?接触摸屏和具有RS485通讯端口的控制器，其中COMO支持RS485的通讯功能，COM2支持RS232的通讯功能。管脚设置如表1所示。2）条码测距定位装置该系统定位采用条码测距定位装置，条码固定于轨道下方和内侧腹板上，检测装置安装在起重机电气设备上，如图3所示。表1管脚设置Tab.1PinSettings管脚信号RS-485RS-2321RX-（B）RS485B2RxD_PLCRS-232接收3TxD_PLCRS-232接收4GND信号地5GND6RX+（A）RS485A7RxD_PCRS-232接收8TxD_PCRS-232发送图3条码测距定位装置示意图Fig.3Schematicdiagramofbarcoderangingandpositioningdevice起重电气设备运行时，可将测量值反馈给控制系统，形成闭环反馈控制，进而使起重电气设备达到指定位置。由于条码固定，实现起重电气设备位置检测为绝对位移，不存在累积误差，满足定位精度小于等于1cm的误差要求。1.2软件部分设计依据硬件设计思路，设计编码算法流程如图4所示。系统根据算法设计流程，应用编程软件Matlab编写相应位移编码程序，具体定位流程如下：步骤1初始化系统，设定位移连续码，并将其编入集合之中；步骤2在集合码中尚未达到2n个码字前提下，应判断当前码字是否编入集合之中，如果重合，则完全编入其中，并及时判断当前码字位移情况；反之，则继续循环上述内容；步骤3如果出现当前码字与已经编入集合码字重合出现，则应先将编入集合码字作为当前码字，此时应判断码字末尾是否为0，如果是，则说明该系统为实际需要位移的结果，也是需要定位的结果；否则，不是实际需要定位的结果。·206·舰船科学技术第42卷
图4编码算法流程Fig.4Encodingalgorithmflow2实验验证分别采用传统系统与所研究系统在无噪声环境下对定位结果精准度进行对比分析，结果如表2所示。表2无噪声环境两种系统定位结果精准度对比分析Tab.2Comparisonandanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinanoise-freeenvironment起重电气设备/个传统系统所研究系统272%96%467%95%665%94%865%96%1062%95%可知，在起重电气设备为2时，传统系统定位结果精准度最高达到72%，而在起重电气设备为10时，达到最低为62%；在起重电气设备为2，8时，所研究系统定位结果精准度达到最高为96%，而在起重电气设备为6时，达到最低为94%。因此，在无噪声环境下，所研究系统具有更加精准的定位结果。在有噪声环境下，分别将2种系统的定位结果精准度进行对比分析，结果如图5所示。可知，在起重电气设备为2个时，传统系统定位结果精准度为38%，而所研究系统定位结果精准度为85%；在起重电气设备为6个时，传统系统定位结果精准度为35%，而所研究系统定位结果精准度为88%；在起重电气设备为10个时，传统系统定位结果精准度为20%，而所研究系统定位结果精准度为86%。因此，在有噪声环境下，研究系统的定位结果更为精准。图5有噪声环境2种系统定位结果精准度对比分析Fig.5Comparativeanalysisofaccuracyofpositioningresultsoftwosystemsinnoisyenvironments3结语在全球运输集装箱化背景下，针对船用起重电气设备定位难题，提出集装箱运输船用起重电气设备定位控制系统，并确定主要设备和技术路线。根据系统开发要求，构建仿真实验平台，以此实现起重电气设备?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双摆效应桥式起重机光滑鲁棒控制方法[J]. 孙宁,张建一,吴易鸣,方勇纯. 振动与冲击. 2019(22)
[2]基于模型预测算法的桥式起重机消摆控制[J]. 胡富元,邵雪卷,张井岗. 控制工程. 2019(07)
[3]海上平台起重机状态监测系统设计[J]. 郑露. 船海工程. 2019(01)
[4]船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验[J]. 吴俊杰,吉阳,陈海泉,张人之,王生海,张桐. 船舶工程. 2018(05)
本文编号：3254424
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