目前海洋平台的控制系统大多以PLC为核心，通过布置在各处的传感器采集信号，经PLC分析处理后控制执行部件。部分控制系统也引入了网络技术，但基本上基于现场总线技术，传输距离受到限制，无法实现远程监控。以太网技术是比较成熟的技术，数据传输突破了距离的限制，WinCC完善的组态功能为远程监控系统的开发提供强有力的支持。

1.2 研究现状

1.3 论文主要完成工作

本论文主要完成了以下工作：

（1）介绍了本课题的研究意义；

（2）介绍了已有海洋平台模型的结构和功能；

（3）根据海洋平台所需实现的功能完成了总体监控方案的设计；

（4）根据实际要求，给PLC、步进电机和各种传感器定型；

（5）选用STEP7编程软件对现场PLC进行编程设计；

（6）选用WinCC组态软件组态监控画面，并进行远程发布；

（7）设计了步科触摸屏监控界面。

1.4 本论文结构

本论文第二章介绍监控系统的控制对象―海洋平台模型的机械结构和工作原理，第三章根据海洋平台所需实现的功能选定总体控制方案，第四章进行了硬件选型，第五章设计下位机程序，第六章进行监控系统软件设计并进行调试改进。自此，整个监控系统设计全部完成。

第二章  海洋平台实物模型简介

2.1自升式钻井平台升降系统模型分析

本作品研究的自升式海洋钻井平台实物是在理论设计基础上缩小100倍的模型，整体模型如图2-1所示。桩腿插入海底支撑并固定平台，通过电机系统驱动齿轮齿条升降装置可以调整平台完全或部分露出水面，形成不受波浪影响的稳定平台。本作品所实现的功能由一组机械传动装置及其相应的控制系统完成。

平台整体结构图

该自升式钻井平台模型为等腰三角形类型，特点是具备移动升降功能，能够适应海上的恶劣环境，实现平台升降的自动控制。平台本体由3个桩腿支撑，桩腿带有桩靴，每个桩腿由3根主弦杆构成。计算机自动控制系统要对平台升降的高度、平台水平倾斜度，3个电机的电流、电压、源`自`751\文-论/文`网[www.751com.cn频率等各种参数进行监测、报警。

2.2自升式钻井平台升降系统的组成

这里研究的自升式平台升降系统，其功能由一组机械传动装置及其相应的控制单元实现。机械传动装置采用的是齿轮齿条传动机构，主要是因为该结构操作性能良好，并有平稳连续升降的能力，升降速度快、操作灵活，只要加大装置的动力，升降的速度就能提高[7]。此外考虑到实际模型的体积和质量并不是很大，再加上升降速度方面的要求，我们选用步进电机驱动齿轮齿条式升降装置。其系统结构组成如图2-2所示。

升降系统组成

本平台所使用的齿轮齿条升降系统，是在平台的每根主弦杆上装上一根齿条，然后在每个桩腿上的齿条上设一个小齿轮，通过电机驱动小齿轮以带动平台

的升降[8]，齿轮齿条升降系统

2.3自升式钻井平台升降锁紧装置

本平台采取的是气动锁紧装置，锁紧结构采用一段齿条与升降齿条啮合来锁紧，每条桩腿上对称放置一对锁紧机构。其原理是通过气泵产生气体推动换向阀，进而使气压缸运动，推动锁紧齿条与升降齿条相互啮合，从而达到对整个桩腿的锁紧的目的