龙门起重机起升和大车机构控制线路设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)
见附件

1. 绪论

1.1 研究背景及意义

港口运输了世界上大部分的进出口贸易货物。中国自改革开放以来,坚持对外开放的基本国策,把‘引进来’和‘走出去’更好地结合起来,对外贸易总额位居世界第一。在经济全球化大环境的驱动下,中国的港口数量和吞吐量也在飞快增加,港口建设不断发展,目前中国的港口建设已经实现了全产业链、全要素的比较优势,技术水平已经是当之无愧的全球第一,为国际贸易提供物流支点,成为另一张闪亮的“中国名片”。港口建设中,起重机是不可缺少的一部分。根据各种分工不同采用不同种起重机。现在较为常用的集装箱港口装卸工艺为:船舶→岸桥→AGV→龙门起重机→堆场。其中龙门起重机主要承担AGV小车到堆场,堆场到集卡这两个工作环节的集装箱转运。

本课题主要研究的就是龙门起重机,龙门起重机简称为龙门吊,是一种在集装箱场地上进行堆垛或对内陆车辆进行换装,一般限制在所设轨道的某一堆场范围内进行作业,通过各类定位策略可以精准地控制位置,一般的自动化码头堆场所使用的便是这种机械。龙门起重机的常规形式为龙门型结构,随着用户个性化要求的发展,也出现了一些特殊的形式,如带有悬臂梁的龙门吊、四轨龙门吊等。常规龙门起重机由主结构、上/下小车、大车行走、维修吊、大车电缆卷盘或柴油机等动力装置、锚定和防风拉锁等安全装置以及其它电气、液压系统等构成。龙门起重机因其工作特点,需要尽肯能平稳、安全地运行。让起重机运行更加平稳安全,可以从起重机的结构设计和控制系统两个方面解决,这里主要从起重机的控制系统方面,优化起重机的运行稳定可靠性。

查阅发现一些龙门起重机的控制系统还采用的是转子回路串电阻分段控制的交流绕线式电机继电器-接触器系统,这种控制方式有着许多的缺点。继电器控制采用硬接线方法,将继电器的机械触点以串并联的形式或者结合延时继电器一起形成相关的控制逻辑,其缺点是接线多而错乱、体积大、能耗大、故障率高,且系统组成后很难调整其功能。继电器控制使用大量机械触点,触点在开闭时产生的电弧会对继电器造成损伤和一定的机械磨损,导致继电器的使用寿命较短,运行可靠性较低,不易于维护。

针对以上控制系统较为落后的问题,需要对起重机控制系统进行更新,研发更加安全可靠的电气控制系统成为港口起重设备的重要课题。本课题拟从优化轨道式龙门起重机电气控制系统的角度出发,分析继电器控制带来的各种缺点。并针对这些缺点,重新设计基于PLC控制的龙门起重机的起升机构控制系统和行走机构控制系统。为了龙门起重机运行更加稳定可靠,装卸效率更高,本课题还采用了变频器对龙门起重机行走、起升运行进行调速。


见附件

1.2 国内外研究现状

目前港口起重机电气控制调速系统除部分采用直流调速外, 绝大多数采用交流变频调速技术,起重机整机电气控制系统采用 PLC 程序控制。港口起重机电气控制系统通常在起升、变幅、行走和旋转等主要工作机构上采用变频调速控制,起重机整机采用 PLC 程序控制,同时整机 PLC 控制系统具有自诊断功能,逐步实现港口起重机使用简单化、人性化,同时也使港口起重机管理进一步的集中、高效。

1969年,美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP一14),在通用汽车公司的生产线上试用后,效果显著;1971年,日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8);1973年,德国研制出第一台可编程控制器;1974年,我国开始研制可编程控制器:1977年,我国在工业应用领域推广PLC。

到20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。

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