水下电弧切割测控系统开发(附件)【字数：12576】
我国对海洋资源的开发与利用以及海洋工程技术的需求日益增加。作为海洋工程中的一个重要部分，水下电弧切割技术的发展也开始更多地受到科研人员的关注。水下电弧切割的工作环境较为恶劣，而且工人手动操作切割精准度难以保证。因此，本文提出了对水下电弧切割测控系统的开发，从而达到水下切割过程的自动化控制。本课题是在Visual Studio 2008以及研华工控机IPC-610L、数据采集卡PCI1710、运动控制卡DMC1380等软硬件设备构成的开发平台上对水下电弧切割过程的测控系统进行开发。测控系统可分为两个部分数据采集系统和运动控制系统。数据采集系统可以实现对水下电弧切割过程中的切割电流/电压等数据的采集；运动控制系统用于控制切割枪的运动按照用户设定的轨迹运行。将开发好的测控系统用于试验检测时，数据采集系统能够及时准确地将切割过程的各种参数信息记录下来，运动控制系统对割枪运动轨迹的控制也有很高的精准度。关键词水下电弧切割；测控系统；数据采集系统；运动控制系统
目录
第一章 绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.2水下切割方法开发国内外现状 2
1.2.1常用的水下电弧切割工艺 2
1.2.2水下熔化极电弧切割发展 4
1.3 自动化系统的开发平台 6
1.3.1 测控系统开发的硬件设备选择 6
1.3.2 测控系统开发的软件平台 7
1.4本课题的研究目的与内容 8
第二章 实验原理和设备 9
2.1水下电弧切割原理和设备 9
2.2 水下电弧切割测控系统开发设备 10
2.2.1研华工控机IPC610L 10
2.2.2 PCI1710数据采集卡 11
2.2.3 DMC1380运动控制卡 12
2.3水下电弧切割测控系统开发方法 14
第三章 数据采集系统的开发与测试 16
3.1 数据采集系统硬件构成 16
3.1.1霍尔电流传感器 16
3.1.2数据采集卡 18
3.1.3 研华IPC610L工控机 19
3.2 数据采集系统软件开发 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.2.1 数据处理的流程 20
3.2.2 软件编程的实现 20
3.3 数据采集系统测试 23
第四章 运动控制系统的开发与测试 25
4.1 运动控制系统硬件 25
4.2运动控制功能 26
4.3多轴运动控制 28
4.3.1多轴联动 28
4.3.2直线插补运动 29
4.3.3回原点运动 30
4.4运动控制系统软件开发 31
4.4.1运动控制系统的开发方法 31
4.4.2运动控制系统界面设计 31
4.4.3运动控制系统的程序开发 32
4.5运动控制系统测试 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1本课题研究背景及意义
现如今水下的建筑物越来越多，水下钢结构的应用也不断增加。如普通桥梁和跨海大桥、海洋平台、石油管道等金属结构。当这些金属结构受到腐蚀、磨损或碰撞时，为了维护结构的整体性和安全性，需要对被破坏部分的金属结构进行修复，这时就需要将损坏部分在水下切割掉并对其进行修复。另外，沉船拆除、海底石油开采、海底管线、船舶、船坞、港口设施、军舰潜艇的水下维修、矿井下矿物的开采等方面也不可避免的需要用到水下电弧切割技术[1]。所以说，在海洋技术不断向前发展的今天，水下电弧切割技术的进步不仅对海洋资源的开发和利用以及海洋工程技术的发展有着极大的推动作用，而且还对海上国防事业的发展有着积极作用[2]。
目前，水下切割方法比较多，但很多切割方法都有一定的局限性。比如，有的设备复杂、有的设备比较笨重、有的安全性不高应用范围受限等等。在诸多的切割方法中电弧切割是应用比较广泛的一种切割方法。它具有设备简单、灵活性高、安全可靠等优点。另外，水下电弧切割可以实现半自动和自动化控制，切割效率比一般切割方法高，具有很广泛的发展前景。
未来的水下电弧切割会向着自动化控制的方向发展。自动化控制的水下电弧切割方法能够很好地改善操作人员的工作环境，提高切割效率，保证被切割工件的切口质量[3]。一些特殊的技术，比如超声波对切口的质量有影响，这种影响与超声波的频率有关[4]。本课题的主要目的是通过对水下电弧切割过程的测控系统开发以实现水下电弧切割过程的自动化控制，自动控制系统的开发最主要的就是要处理好切割电流、电弧电压和切割速度三者之间的合理匹配与优化[5]。水下电弧切割过程实现自动化后不仅可以减小工人劳动强度而且可以提高切割精度和切割质量、提高切割效率、增加设备的安全可靠性，从而获得满意的切割效果。可以说，水下电弧切割测控系统的开发是实现切割自动化关键，它能为将来水下电弧切割自动化在工程上的实际应用打下一个坚实的基础。
要实现水下电弧切割的自动化就要对切割过程进行数据采集和运动控制。所以，本课题主要围绕水下电弧切割测控系统的数据采集系统和运动控制系统的开发进行。这两部分的系统开发都以Visual Basic 2008编程软件为开发平台，利用数据采集卡1710和运动控制卡DMC1380提供的类库来进行测控系统的开发。
1.2水下切割方法开发国内外现状
1.2.1常用的水下电弧切割工艺
电弧切割也属于焊接领域，电弧切割和电弧焊的设备和原理有很多的相似之处。在水下对电弧的切割工艺要求比较高，在深水环境下电弧的引燃、燃烧控制等都比较困难，一般在陆地上使用的切割方法很难直接用于水下切割[6]。
目前，生产实践中用于水下的切割方法有很多。从这些现有的切割方法的基本原理上来看，可以将现有的水下切割方法分为两大类，即水下热切割发和水下冷切割法。
在这两大类水下切割方法中，用的最广泛的是水下热切割法，九成以上的水下切割都是用的水下热切割法。它的主要优越性表现在，切割速度快、切割效率高、具有比较广的适用范围；另外，水下热切割法的设备比较简单，生产成本低。但是，从切割质量和安全性的方面考虑，热切割法不如冷切割[7]。
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第一章 绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.2水下切割方法开发国内外现状 2
1.2.1常用的水下电弧切割工艺 2
1.2.2水下熔化极电弧切割发展 4
1.3 自动化系统的开发平台 6
1.3.1 测控系统开发的硬件设备选择 6
1.3.2 测控系统开发的软件平台 7
1.4本课题的研究目的与内容 8
第二章 实验原理和设备 9
2.1水下电弧切割原理和设备 9
2.2 水下电弧切割测控系统开发设备 10
2.2.1研华工控机IPC610L 10
2.2.2 PCI1710数据采集卡 11
2.2.3 DMC1380运动控制卡 12
2.3水下电弧切割测控系统开发方法 14
第三章 数据采集系统的开发与测试 16
3.1 数据采集系统硬件构成 16
3.1.1霍尔电流传感器 16
3.1.2数据采集卡 18
3.1.3 研华IPC610L工控机 19
3.2 数据采集系统软件开发 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.2.1 数据处理的流程 20
3.2.2 软件编程的实现 20
3.3 数据采集系统测试 23
第四章 运动控制系统的开发与测试 25
4.1 运动控制系统硬件 25
4.2运动控制功能 26
4.3多轴运动控制 28
4.3.1多轴联动 28
4.3.2直线插补运动 29
4.3.3回原点运动 30
4.4运动控制系统软件开发 31
4.4.1运动控制系统的开发方法 31
4.4.2运动控制系统界面设计 31
4.4.3运动控制系统的程序开发 32
4.5运动控制系统测试 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1本课题研究背景及意义
现如今水下的建筑物越来越多，水下钢结构的应用也不断增加。如普通桥梁和跨海大桥、海洋平台、石油管道等金属结构。当这些金属结构受到腐蚀、磨损或碰撞时，为了维护结构的整体性和安全性，需要对被破坏部分的金属结构进行修复，这时就需要将损坏部分在水下切割掉并对其进行修复。另外，沉船拆除、海底石油开采、海底管线、船舶、船坞、港口设施、军舰潜艇的水下维修、矿井下矿物的开采等方面也不可避免的需要用到水下电弧切割技术[1]。所以说，在海洋技术不断向前发展的今天，水下电弧切割技术的进步不仅对海洋资源的开发和利用以及海洋工程技术的发展有着极大的推动作用，而且还对海上国防事业的发展有着积极作用[2]。
目前，水下切割方法比较多，但很多切割方法都有一定的局限性。比如，有的设备复杂、有的设备比较笨重、有的安全性不高应用范围受限等等。在诸多的切割方法中电弧切割是应用比较广泛的一种切割方法。它具有设备简单、灵活性高、安全可靠等优点。另外，水下电弧切割可以实现半自动和自动化控制，切割效率比一般切割方法高，具有很广泛的发展前景。
未来的水下电弧切割会向着自动化控制的方向发展。自动化控制的水下电弧切割方法能够很好地改善操作人员的工作环境，提高切割效率，保证被切割工件的切口质量[3]。一些特殊的技术，比如超声波对切口的质量有影响，这种影响与超声波的频率有关[4]。本课题的主要目的是通过对水下电弧切割过程的测控系统开发以实现水下电弧切割过程的自动化控制，自动控制系统的开发最主要的就是要处理好切割电流、电弧电压和切割速度三者之间的合理匹配与优化[5]。水下电弧切割过程实现自动化后不仅可以减小工人劳动强度而且可以提高切割精度和切割质量、提高切割效率、增加设备的安全可靠性，从而获得满意的切割效果。可以说，水下电弧切割测控系统的开发是实现切割自动化关键，它能为将来水下电弧切割自动化在工程上的实际应用打下一个坚实的基础。
要实现水下电弧切割的自动化就要对切割过程进行数据采集和运动控制。所以，本课题主要围绕水下电弧切割测控系统的数据采集系统和运动控制系统的开发进行。这两部分的系统开发都以Visual Basic 2008编程软件为开发平台，利用数据采集卡1710和运动控制卡DMC1380提供的类库来进行测控系统的开发。
1.2水下切割方法开发国内外现状
1.2.1常用的水下电弧切割工艺
电弧切割也属于焊接领域，电弧切割和电弧焊的设备和原理有很多的相似之处。在水下对电弧的切割工艺要求比较高，在深水环境下电弧的引燃、燃烧控制等都比较困难，一般在陆地上使用的切割方法很难直接用于水下切割[6]。
目前，生产实践中用于水下的切割方法有很多。从这些现有的切割方法的基本原理上来看，可以将现有的水下切割方法分为两大类，即水下热切割发和水下冷切割法。
在这两大类水下切割方法中，用的最广泛的是水下热切割法，九成以上的水下切割都是用的水下热切割法。它的主要优越性表现在，切割速度快、切割效率高、具有比较广的适用范围；另外，水下热切割法的设备比较简单，生产成本低。但是，从切割质量和安全性的方面考虑，热切割法不如冷切割[7]。
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