摘 要

在当今国内外疏浚两日益增加的背景下，挖泥船的数量和质量都无法满足市场的需要，我国较晚涉足疏浚设备研制与生产，所以现有的挖泥船自动化水平成为疏浚市场的重要发展方向。

本文以研究耙吸式挖泥船自动控制系统为目标，论述耙吸式挖泥船系统组成及工作原理，总结耙吸式挖泥船自动控制系统作业流程以及各参数的采集、反馈、显示，以PLC为主要控制芯片硬件研究耙吸式挖泥船的自动控制系统，分析耙吸式挖泥船对船上各设备以及相关参数。主要内容有：

1. 参阅大量相关文献，从耙吸式挖泥船结构组成以及作业流程入手，开展对耙吸式挖泥船控制系统的研究；
2. 以“××××”号耙吸式挖泥船为研究对象，对船舶控制网络以及PLC系统进行研究，对相关PLC进行选型；
3. 分析总结“××××”号耙吸式挖泥船船上控制系统内包括的各个设备以及各设备相关的被控参数。

关键词：耙吸式挖泥船，自动控制系统，PLC，船舶控制网络

Abstract

窗体顶端

In today's domestic and international dredging two increasing background, the number and quality of dredger can not meet the needs of the market, China later involved in the development and production of dredging equipment, so the existing dredger automation level become important dredging market Direction of development.
This paper discusses the composition and working principle of the rake suction dredger system, and summarizes the operation flow of the automatic control system of the trailing suction dredger and the collection, feedback, display, Taking the PLC as the main control chip hardware to study the automatic control system of the trailing suction dredger, the paper analyzes the equipment and related parameters of the dredger on the ship. The main contents are:
1) Refer to a large number of related literatures to study the control system of the rake suction dredger from the composition and operation flow of the trailing suction dredger.
2) Taking the "× × × ×" rake suction dredger as the research object, the ship control network and the PLC system are studied, and the relevant PLC is selected.
3) Analysis of the "× × × ×" rake suction dredger ship control system included in the various equipment and equipment related to the accused parameters。

窗体底端

窗体顶端

Keywords: trailing suction dredger, automatic control system, PLC, ship control network

窗体底端

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景、目的和意义 1

1.2耙吸式挖泥船国内外发展及研究现状 1

1.2.1疏浚工程国内外的研究现状及分析 1

1.2.2耙吸式挖泥船自动控制系统的研究现状 2

1.3研究目标和研究内容 3

1.4本章小结 3

第二章 耙吸式挖泥船系统概述 4

2.1耙吸式挖泥船的基本组成系统 4

2.2耙吸式挖泥船的工作原理 7

2.3耙吸式挖泥船的自动控制系统 8

2.3.1疏浚系统的自动控制 9

2.3.2挖掘系统的自动控制 9

2.4耙吸式挖泥船工况参数的采集 10

2.4.1疏浚系统的工况参数 10

2.4.2 其他系统的工况参数 12

2.5本章小结 13

第三章 基于PLC的耙吸式挖泥船系统控制设计 14

3.1 PLC模块的基本结构 14

3.2 “××××”号耙吸式挖泥船集成控制系统 15

3.2.1集成控制系统的组成及设备操作 15

3.2.2网络结构和数据结构 16

3.3“××××”号自航耙吸式挖泥船的PLC系统 17

3.3.1疏浚控制台的PLC系统 18

3.3.2艏液压PLC系统 22

3.3.3艉液压PLC系统 33

3.4本章小结 42

第四章 总结与展望 43

4.1本文总结 43

4.2展望 43

致谢 44

参考文献 45

第一章 绪论

1.1课题研究背景、目的和意义

当今在国内疏浚市场飞速发展的情况下，挖泥船现在的生产量无法与发展的需求相对应，因此研究挖泥船控制系统，使挖泥船作业达到智能程度，提高耙吸式挖泥船自动化水平，进而提高效率，减少成本，从根本上逐步提高国内港口及航道疏浚能力，达到同时增加社会收益和经济收益的双重效果^[1]。

本课题的目的就是以某实际耙吸式疏浚船舶为研究对象，认识部分重要结构部件实物，掌握耙吸式挖泥船的工作原理及系统组成，对耙吸式挖泥船自动控制系统进行研究，达到对实际系统具有参考意义的目的^[2]。

近年国内水运交通事业飞速发展，水上作业船舶数量急剧增加，且船舶大型化的趋势势不可挡，同时飞速发展导致环境越来越糟糕，频繁的水土流失造成泥沙下泄，这种情况直接导致沿海区码头和内河航道需要越来越强的疏浚能力，这样就必然会提高疏浚业对挖泥船的要求。因此为了能满足疏浚需求，就需要使挖泥船具有完善且精密的疏浚系统来控制疏浚作业过程。我国现在的年疏浚量不容小觑，已经跻身疏浚大国行列，同时国内的疏浚量还在不断提升，随着疏浚行业的发展，挖泥船的建造在数量和质量都处于稳步上升状态。但不得不承认我国较晚涉足疏浚设备研制与生产，所以现有的挖泥船均没有较高的自动化水平，根本无法满足不断增长的疏浚量对挖泥船的庞大需求，因此如耙吸式挖泥船等疏浚船舶极其具有研究潜力，特别是控制系统的研究尤为重要^[3]。由此可见，耙吸式挖泥船控制系统研究是科研工作者投身疏浚业的重中之重，是实现我国疏浚事业发展的必由之路，也是本课题的意义之所在。

1.2耙吸式挖泥船国内外发展及研究现状

1.2.1疏浚工程国内外的研究现状及分析

疏浚，自古有之，我国最早的开挖运河、疏通河道、连通水系以及发展水运、造坝用以灌溉等就采用了人工疏浚的方法，据传从大禹治水时期就已经掌握这种技术了。最早的疏浚工程没有机械设备，只能依靠人力手工进行，技术逐渐发展后机械代替了原始的手工。现在技术下用于疏浚作业的设备统称为挖泥船，在现代疏浚工程中，现代化程度高的船舶越来越成为行业里的中流砥柱^[4]。当今社会，挖泥船的使用已经非常广泛而且能涉足的领域也越来越多，不仅涉及防洪抢险、农田水利、航道治理、港口建设、水域保护、筑岛固江等国民经济建设的众多领域，还在社会可持续发展等其他方面表现出色。不言而喻，挖泥船必定会在未来的发展道路中起到至关重要的作用。

耙吸式挖泥船迄今已经走过了130多年的发展过程，但是耙吸式挖泥船的发展是不均衡的。1970年以前我国还没有建造一艘耙吸式挖泥船，在国内发展时间短也是现在耙吸式挖泥船在我国具有强势地位的原因之一^[4]。60年代后期，能源开发迅速崛起，海上贸易迅速繁荣，耙吸式挖泥船拉开了它蓬勃发展的序幕。经过几十年的不懈努力，直至2016年8月15日，“浚洋1”号超大型耙吸式挖泥船交付，这是世界上最先进的耙吸式挖泥船之一，也是广州航道局借力荷兰IHC公司设计和研造的的第十九艘挖泥船。