摘要
    柴油发电机组作为常用和备用电源，尤其是在电动钻机等领域凸现其重要的作用与价值。其自动控制系统却涉及机械、传感器技术、信号处理技术、计算机控制技术和控制理论等科学领域。机组的数字化、自动化和智能化是柴油发电机组自动控制发展的必然趋势。
    本论文的主要目的是介绍柴油发电机组监控设备的设计情况。首先介绍了研究背景，指出其重要意义以及柴油发电机组的结构及其控制原理。其次给出了系统设计的要求。然后简要地介绍了TMS320f2812及CCS。第三章对智能控制器的硬件进行总体设计。主要是转速控制模块、A/D模块、显示模块等。对于转速控制模块，我们主要用到DSP的事件管理功能来测量转速，并通过硬件电路来产生PWM信号，驱动执行器。A/D模块我们用DSP自带的A/D模块。显示模块和DSP直接相连，实现测量数据的实时显示。在第四章中我们进行了系统的软件设计。详细分析和利用C语言开发系统控制软件，给出了程序流程图，开发了中断、键盘显示、采样等功能模块。软件设计上采用模块化结构的c语言编程，自顶而下的设计原则，使程序清晰、可靠、易于维护。
    通过对智能控制器的硬件和软件设计，实现了柴油发电机组的自动控制要求，具有结构简单、性能可靠、抗干扰能力强、性价比高等优点，适用于各种电动钻机柴油发电机组系统，具有很好的应用前景。
关键词：电动钻机；柴油发电机组、数字信号处理器(DSP） 控制系统论文类型：应用研究

ABSTRACT
    Diesel generator set used as normal and spare power supply is very important , especially in drilling rig for electrical driver generator and other fields. The automatic control system of diesel generator set involves many realms which includes mechanism and sensor technique, information processing technique, computer control technique and control theory. It is the development trend for automatic control technique of diesel engine to completely digitization, automation and intelligence.
    The main aim of the paper is to introduce design of a set of diesel generator group's supervisory control device. The paper first introduces the researching background and it's significance and briefly introducing the Diesel Generator's structure and the operating principle, next brought out the designing request, then gave the coursing of the TMS320f2812 and CCS by simply。In the third chapter, we introduce holistic hardware design of the intelligent controller, which involve the revs control module, A/D module and LCD display module and so on. For the revs control module, we acquire the revs by the EV management module of DSP and adopt the hardware circuit that produces PWM signal for revs control module. A/D module we use the A/D module in the DSP. We connect the LCD display module with the DSP and achieve the real time displace of the data that we measure. In the fourth chapter，it describes the holistic design of controller's software. The paper illuminates the design of C program in detail. The flow chart of the system is given, and develops interrupt program block, keyboard and display program block, communicating program block and so on. The system software design follows the modular structure and up-to-down design principle, so that the procedures are clear, reliable and easy to maintain.
    On the basis of the research results above the relative hardware and software design are completed and the intelligent control of the diesel generator set has been developed, with a Simple structure, high reliability, better anti-interference capability, and higher performance with lower price. The device can be aptly apply to the various diesel oil Generator Group’s in Drilling Rig for Electrical Drive and a good application prospect should be forecasted.
Key words: drilling rig for electrical driver generator, Diesel Generator Set, digital signal processing (DSP), control system

目       录
目       录 1
第一章  绪  论 1
1.1课题背景与研究现状 1
1.1.1 电动钻机的发展趋势 1
1.1.2 国外电动钻机的发展 3
1.1.3 国内电动钻机的发展 4
1.2  柴油发电机组及其控制器现状 5
1.2.1柴油发电机组的组成 6
1.2.2 柴油发电机组分类与功能 7
1.2.3 柴油发电机组的技术条件与性能 9
1.2.4柴油发电机组的工作原理 12
1.2.5 国外柴油发电机组及控制器的发展 13
1.2.6 国内柴油发电机组及控制器的发展 15
1.3 课题的任务及研究意义 16
1.3.1 课题的任务 16
1.4 课题研究的意义 17
第二章  DSP及其开发系统 18
2.1 DSP的发展及其特点 18
2.2 DSP芯片的选择 20
2.3 TMS320F2812芯片简介 22
2.4 DSP开发工具 27
2.4.1 DSP开发工具介绍 27
2.4.2 CCS开发环境 29
2.6本章小结 30
第三章 控制器的硬件设计 31
3.1 控制系统的总体方案设计 31
3.2 转速检测模块 31
3.2.1 调速系统的硬件框图 32
3.3 交流信号采集与处理 34
3.4 直流电压电流信号的调理 35
3.5 开关量信号输入/输出部分 35
3.6 油温、缸温、油压等信号采集模块 36
3.7 控制器输出模块 37
3.7.1 PWM波形发生器输出 37
3.7.2 脉冲功率放大单元 37
3.8 报警保护模块 38
3.9 显示模块 38
3.9.1 模块介绍 38
3.9.2 显示步骤 40
3.9.3 液晶模块与TMS320F2812的接口电路 41
3.10 键盘模块 41
3.11 串行通信模块 42
3.12 DSP外扩RAM实现 43
3.12.1 CY7C1021简介 43
3.12.2 DSP和CY7C1021连接 44
3.13 控制系统抗干扰设计 45
3.14 本章小结 46
第四章 控制器的软件设计 47
4.1 系统软件设计概述 47
4.1.1 系统软件设计原则 47
4.1.2 系统软件设计思路 48
4.2 系统的初始化模块 48
4.3 控制算法设计 52
4.4 IGBT触发脉冲PWM的形成 55
4.5 中断处理 56
4.6 滤波子程序 58
4.7 串行通讯 58
4.7.1 TMS320F2812 SCI模块的特点 58
4.7.2 SCI通信模块寄存器 59
4.7.3 SCI 软件初始化 60
4.7.4 上位PC机软件编程 61
4.8 键盘和显示 61
4.9系统软件抗干扰设计 63
4.10 本章小结 64
第五章 结论与展望 65
5.1 本文工作的总结 65
5.2后续工作及展望 66
参考文档 68
攻读学位期间发表的论文 71
致谢 72

第一章  绪  论
1.1课题背景与研究现状
    电驱动用于钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步成熟和完善起来。与机械驱动相比较，电驱动具有故障率低、调速特性好、可靠性强、经济性能高、操作更灵活、方便、安全，易于实现自动控制等一系列的优越性。特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更容易，故障诊断及维修更方便。还可以通过可编程器件获得很多机械驱动所无法实现的功能。
石油钻机是钻油、气田开发的重要钻井设备，随着钻井方法、钻井工艺的发展，钻机装备和技术也在不断地发展。国内外广泛采用的钻井方法是旋转钻井法，相应的钻井设备为转盘旋转钻机。陆用转盘钻机是钻井设备的基本型式，通常所说的钻机指的就是这种钻机，也可称为常规钻机。随着海洋石油勘探、开发事业的兴起，陆用钻井设备和造船技术等相结合，产生了一大批各种类型的海洋钻井设备。