海底犁式工程挖沟机控制系统设计-机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

Classified Index: U.D.C: ADissertation for the Degree of M. Eng The Control System Design of the Submarine Plough Engineering Trencher Candidate LiShunzhi Supervisor Prof. GuoLibin Academic Degree Applied for Master of Engineering Speciality Mechanical manufacturing automation Date of Submission Jan.8, 2012 Date of Oral Examination Mar.14, 2013 University Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 海底犁 海底犁式工程挖沟机控制系统设计 哈尔滨工程大学硕士学位论文 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 我国对海洋资源的开发越来越多，也越来越重视对海底管道的保护。世界上为保护 海底管道而研制的挖沟设备种类很多，海底犁式挖沟机就是其中的一种。海底犁式挖沟 机和其他类型的挖沟设备相比，综合经济效益最高，而且非常适合目前中国国情。从技 术水平上讲，我国已经具备自主研制海底犁式挖沟机的条件。本课题来源于中国海洋石 油总公司“硬质土挖沟技术与装备研究”研究项目，目的是研制适合我国海洋条件的具 有自主知识产权的海底犁式挖沟机。本论文主要设计海底犁式挖沟机工程样机的控制系 统。 论文首先论述了海底挖沟机的国内外发展现状。分析了海底犁式工程挖沟机的机械 系统组成，并对各个部分的功能进行的详细分析。通过液压系统部分原理图，对海底犁 式工程挖沟机的液压系统进行了详细分析。根据海底犁式挖沟机工程样机的特点提出控 制系统要求并对控制系统的监测信息、控制系统组成和功能、控制设备总体布置以及海 底犁式挖沟机工程样机的工作流程进行了详细分析。 其次对海底犁式挖沟机工程样机的控制系统做出了详细设计。其中包括上位机系统 的设计和下位机系统的设计。在下位机系统设计中，综合对比分析了几种工业常用控制 器的特点后选用 PAC 为水下控制器，分析了其系统组成。为给水下电子设备提供一个 安全可靠的工作环境，设计了水下电子仓和漏水报警电路。其中又对水下电子仓进行了 稳定性计算并对其进行了仿真分析，验证了水下电子仓设计的合理性。为提高系统可靠 性，对下位机系统进行了冗余设计。以挖沟机机械手为例对其控制进行了建模与仿真分 析。在上位机系统设计中，主要设计了上位机控制台以及上位机组态界面。对比分析了 几种常见组态软件的优缺点后，上位机组态界面利用 Webaccess 软件设计，并对设计的 各功能界面做了详细的分析。 最后通过对控制系统的调试实验、控制系统和挖沟机的联机调试实验以及挖沟机陆 上挖沟实验以及实验数据的分析，验证了控制系统设计的合理性，并对实验中出现的不 足做出了改进。 关键字：海底犁式挖沟机、控制系统、PAC、组态软件 Abstract In China, more and more marine resources are being developed now; meanwhile, more and more attentions are paid to the protection of the submarine pipelines. The