成品码头装卸桥变频控制防溜钩功能的设计(附件)【字数：11088】
摘 要梅钢板卷和板坯吞出量装、卸的一台20t+20t变频装卸桥。2005年投产使用，由于设备运行时间较长，作业量大，并且运行环境相对恶劣。2014年下半年,公司的酸洗板卷吨位重，梅钢运输部成品码头3#变频装卸桥使用过程中，轻载时，起升平稳运行，重载时会产生向下溜钩现象，随着负载的加大,溜钩距离会逐步加长，存在着安全风险。通过对起升主钩制动各机构进行分析检测，由于在检查中发现溜钩是在接近额定负载的情况下，而平时该装卸桥吊起的板卷和板坯一般都在额定负载的三分之二，几乎反应不出溜钩的现象。最终查找出电机内部参数与变频器参数设置匹配存在偏差问题，调整变频器参数故障解决。针对梅钢成品码头3#变频装卸桥存在的向下溜钩的问题，首先对3#变频装卸桥的变频控制系统进行分析，对存在的问题进行原因分析。并采取相应的应对措施，在此基础上对变频器控制和PLC控制进行重新设计。本论文采用西门子采用电控部分采用西门子6SE7031-7HG84变频器驱动，西门子400系列PLC控制，公共直流母线，带再生回馈功能。
目 录
第一章 装卸桥控制系统概述1
1.1成品码头生产工艺及主体设备介绍1
1.2装卸桥控制技术发展简述1
1.3梅钢成品码头装卸桥控制系统介绍3
第二章 装卸桥防溜钩现象及原因分析4
2.1装卸桥溜钩发生情况调查4
2.2装卸桥溜钩现象的原因分析4
2.2.1变频器过电压故障分析6
2.2.2进线电源过电压分析7
2.2.3负载引起过电压分析7
2.3装卸桥防溜钩控制需解决的问题8
第三章 装卸桥防溜钩功能的设计9
3.1防溜钩设计的总体思路9
3.2变频器的功能设计10
3.3 PLC控制的功能设计12
第四章 装卸桥防溜钩控制的效果验证15
4.1防溜钩的仿真设计15
4.2对结果的记录分析17
结束语19
致谢20
参考文献21
附录23
第一章 装卸桥控制系统概述
1.1成品码头生产工艺及主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
体设备介绍
码头流程基本包含三大环节，即泊位策划、堆场安排和闸口管理。码头一般分为两个种类，即旅检码头和货运码头，而货运码头的又分为集装箱码头与散杂船码头两种。码头的一般设备分别有两类，一是起重机械，起重机械主要是各种起重机，港口使用较多的起重机机分别是门座起重机、桥式抓斗卸船机、门式抓斗卸船机、浮式起重机及龙门起重机等。二是装卸搬运机械，一般能够用来堆码货物和水平搬运的机械就是装卸搬运机械。
1.2装卸桥控制技术发展简述
就起重机机械而言，它的发展方向是大型化、高效化。这些年，国家一直在增加基础建筑建设的投资，各行各业如民生、工业、国防等的建设不断加快。作为重要的起吊机构，起重机在操控稳定性、可靠性、高效化这些方面对电气控制系统提出了更加严格的要求，主要有以下三个方面。
1系列化和模块化发展
由于产品技术的一直改进，不同种类的起重机系统，逐步形成了一系列的用户选择产品的便利，但同时也逐渐提高了组件的共性和设计的标准化程度，减小了设计周期，降低了研发和生产的成本。在模块化的发展过程中，提升了起升设备的水平，并在模块化的基础上推动了电力控制系统的发展，基于起重机设计的基本控制单元，实现了不同功能模块的实现，开发生产出来产品满足了不同用户的不同需要。
2智能化、集成化发展
在各种各样的工程机械中智能技术得到了越来越多的应用，这是由于新型材料和传感器一直的发明应用，电子信息与通信技术的发展，以及工程机械、自动化和智能化水平不断提高。随着智能控制系统的引进，起重机乃至整个机械行业的发展带来了翻天覆地的变化，它使起重设备运行的方便性、安全性和经济性得到了极大的提高，也让人们重新认识了起重机这一种起升工具。当前，起重机的智能化水平主要体现在智能控制技术、数据分析和故障诊断技术、以及基于物联网技术的远程监测与维护这三个方面。1智能控制技术主要有以下几个方面，人工智能控制，电子流体集成控制技术，自动转换传输技术等。人工智能技术是将经典的自动控制理论作为根基，并加入模糊控制和专家控制理论发展产生的。在起重机智能控制系统使用时，能够收集的数据处理设备工作状态和操作参数,和内存专家标准数据库中的数据或经验数据综合比较,对设备的工作状态能否正常进行诊断,并作出工作指令进行下一步。利用智能系统对起重机的故障进行分析处理有很大的意义，同时也提高了设备的使用方便和安全性能。机电液一体化技术适合用于很多供电不方便的场所如野外作业和超高层建筑等，它一般用于动力源是内燃机的机型。机电液一体化技术利用了机械、液压、电子、计算机等技术，结合了技术、渗透和相互融合，完成了对变量泵的控制，自动调节发动机转速和功率，检测状态和分析处理故障功能，使起重机处于最好的运行状态；近年来，在起重机的应用中，换挡调速技术的应用，不断提高了对起重机运行速度的要求，非常适用于无负荷或轻负荷工况，以实现高速运行的设备。因为在轻载高速的情况中，简单的增加电机和增大传动机构功率并不是一种可靠的选择，首当其冲的就是对设备轻量化的发展有消极的影响，而且还会使制造成本增添和浪费资源。在这种情况下，由于其体积小巧、质量轻、调速范围广等优点，广泛采用了电动液压换挡控制系统，经过对起重机的工作状态和运行状态的综合分析处理，实现了自动换挡控制，优化了运行性能，使得设备运行的更加可靠。2智能监控、检测、故障处理和维修技术的不断发展。国内外各种工程机械的相关行业，已经大量研究了起重机故障诊断系统，研究处理了设备状态的安全操作和故障状态参数，并取得了成熟、完善的技术成就，并在产品中得到了普遍的使用。此外，经过工业网络技术的应用，对起重机的工作参数如工作幅度、载荷、电气运行状态等等，信息进行采集并且实时监测，在监视器上显示并存储相关信息。当发现故障信息时，警报是通过声音，光线和图像三种方式传出的，以便于对起重机的工作状态实时监控；另外，采用物联网技术来完成远程监控与服务，能够快速的实现服务响应，帮助操作人员及时解决排除起重机故障，极大缩短了故障处理所需的时间，提高设备利用率，确保了工作的进展。3越来越多的起重机上的开始使用PLC系统控制和总线通讯技术。在起重机中，PLC控制技术、变频驱动技术、总线技术得到了越来越多地使用，使起重机操作运行稳定性得到很大的提高，大大降低了故障率；采用了总线通讯技术，使得各种类型的起重机综合保护系统能够完成的功能不仅仅是对于电流、电压、起重量或起重力矩的防护，而且增加了显示和记录操作时间、提升高度、运行行程、风速、方位角度等多种参数的功能。随着我们正步入数字智能化的时代，体积小、安装方便、维修简单、成本低的新型数字化智能起重机正在代替在人们印象中大型且只需简单操作的起重机，它正成为起重机电气控制的更新版本。
目 录
第一章 装卸桥控制系统概述1
1.1成品码头生产工艺及主体设备介绍1
1.2装卸桥控制技术发展简述1
1.3梅钢成品码头装卸桥控制系统介绍3
第二章 装卸桥防溜钩现象及原因分析4
2.1装卸桥溜钩发生情况调查4
2.2装卸桥溜钩现象的原因分析4
2.2.1变频器过电压故障分析6
2.2.2进线电源过电压分析7
2.2.3负载引起过电压分析7
2.3装卸桥防溜钩控制需解决的问题8
第三章 装卸桥防溜钩功能的设计9
3.1防溜钩设计的总体思路9
3.2变频器的功能设计10
3.3 PLC控制的功能设计12
第四章 装卸桥防溜钩控制的效果验证15
4.1防溜钩的仿真设计15
4.2对结果的记录分析17
结束语19
致谢20
参考文献21
附录23
第一章 装卸桥控制系统概述
1.1成品码头生产工艺及主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
体设备介绍
码头流程基本包含三大环节，即泊位策划、堆场安排和闸口管理。码头一般分为两个种类，即旅检码头和货运码头，而货运码头的又分为集装箱码头与散杂船码头两种。码头的一般设备分别有两类，一是起重机械，起重机械主要是各种起重机，港口使用较多的起重机机分别是门座起重机、桥式抓斗卸船机、门式抓斗卸船机、浮式起重机及龙门起重机等。二是装卸搬运机械，一般能够用来堆码货物和水平搬运的机械就是装卸搬运机械。
1.2装卸桥控制技术发展简述
就起重机机械而言，它的发展方向是大型化、高效化。这些年，国家一直在增加基础建筑建设的投资，各行各业如民生、工业、国防等的建设不断加快。作为重要的起吊机构，起重机在操控稳定性、可靠性、高效化这些方面对电气控制系统提出了更加严格的要求，主要有以下三个方面。
1系列化和模块化发展
由于产品技术的一直改进，不同种类的起重机系统，逐步形成了一系列的用户选择产品的便利，但同时也逐渐提高了组件的共性和设计的标准化程度，减小了设计周期，降低了研发和生产的成本。在模块化的发展过程中，提升了起升设备的水平，并在模块化的基础上推动了电力控制系统的发展，基于起重机设计的基本控制单元，实现了不同功能模块的实现，开发生产出来产品满足了不同用户的不同需要。
2智能化、集成化发展
在各种各样的工程机械中智能技术得到了越来越多的应用，这是由于新型材料和传感器一直的发明应用，电子信息与通信技术的发展，以及工程机械、自动化和智能化水平不断提高。随着智能控制系统的引进，起重机乃至整个机械行业的发展带来了翻天覆地的变化，它使起重设备运行的方便性、安全性和经济性得到了极大的提高，也让人们重新认识了起重机这一种起升工具。当前，起重机的智能化水平主要体现在智能控制技术、数据分析和故障诊断技术、以及基于物联网技术的远程监测与维护这三个方面。1智能控制技术主要有以下几个方面，人工智能控制，电子流体集成控制技术，自动转换传输技术等。人工智能技术是将经典的自动控制理论作为根基，并加入模糊控制和专家控制理论发展产生的。在起重机智能控制系统使用时，能够收集的数据处理设备工作状态和操作参数,和内存专家标准数据库中的数据或经验数据综合比较,对设备的工作状态能否正常进行诊断,并作出工作指令进行下一步。利用智能系统对起重机的故障进行分析处理有很大的意义，同时也提高了设备的使用方便和安全性能。机电液一体化技术适合用于很多供电不方便的场所如野外作业和超高层建筑等，它一般用于动力源是内燃机的机型。机电液一体化技术利用了机械、液压、电子、计算机等技术，结合了技术、渗透和相互融合，完成了对变量泵的控制，自动调节发动机转速和功率，检测状态和分析处理故障功能，使起重机处于最好的运行状态；近年来，在起重机的应用中，换挡调速技术的应用，不断提高了对起重机运行速度的要求，非常适用于无负荷或轻负荷工况，以实现高速运行的设备。因为在轻载高速的情况中，简单的增加电机和增大传动机构功率并不是一种可靠的选择，首当其冲的就是对设备轻量化的发展有消极的影响，而且还会使制造成本增添和浪费资源。在这种情况下，由于其体积小巧、质量轻、调速范围广等优点，广泛采用了电动液压换挡控制系统，经过对起重机的工作状态和运行状态的综合分析处理，实现了自动换挡控制，优化了运行性能，使得设备运行的更加可靠。2智能监控、检测、故障处理和维修技术的不断发展。国内外各种工程机械的相关行业，已经大量研究了起重机故障诊断系统，研究处理了设备状态的安全操作和故障状态参数，并取得了成熟、完善的技术成就，并在产品中得到了普遍的使用。此外，经过工业网络技术的应用，对起重机的工作参数如工作幅度、载荷、电气运行状态等等，信息进行采集并且实时监测，在监视器上显示并存储相关信息。当发现故障信息时，警报是通过声音，光线和图像三种方式传出的，以便于对起重机的工作状态实时监控；另外，采用物联网技术来完成远程监控与服务，能够快速的实现服务响应，帮助操作人员及时解决排除起重机故障，极大缩短了故障处理所需的时间，提高设备利用率，确保了工作的进展。3越来越多的起重机上的开始使用PLC系统控制和总线通讯技术。在起重机中，PLC控制技术、变频驱动技术、总线技术得到了越来越多地使用，使起重机操作运行稳定性得到很大的提高，大大降低了故障率；采用了总线通讯技术，使得各种类型的起重机综合保护系统能够完成的功能不仅仅是对于电流、电压、起重量或起重力矩的防护，而且增加了显示和记录操作时间、提升高度、运行行程、风速、方位角度等多种参数的功能。随着我们正步入数字智能化的时代，体积小、安装方便、维修简单、成本低的新型数字化智能起重机正在代替在人们印象中大型且只需简单操作的起重机，它正成为起重机电气控制的更新版本。
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