港口10吨起重机起升机构电气控制系统设计开题报告

全文总字数：5140字

1. 研究目的与意义（文献综述）

常见的港口起重机有以下几种：

1.轮胎起重机

轮胎起重机是安装在特制轮胎底盘上的全回转臂架起重机，具有起升、变幅、回转、运行四个工作机构；无轨运行机构；允许在一定条件下带负荷移动；采用自身具有独立能源的内燃机集中驱动、内燃机——电力驱动或内燃机——液压驱动型式；吊具为吊钩或双绳抓斗；其起重特点是：不同长度的起重臂的起升高度和起重特性不同，同一长度的起重臂在幅度越小时起重量越大。

2. 研究的基本内容与方案

港口装卸使用门座起重机非常实用，它起着多面手的角色。可以根据不懂火种更换抓斗、吊钩、多功能吊具等，可以实现对散货、件货、集装箱轻松装卸。正是由于门座起重机通用性强，在港口机械利用率也是最高的，想要保障其在日常平稳运行和有效延迟使用寿命，那么电器系统的可靠度、控制精度和频繁启动给机械系统造成的冲击，也就成为港口门左起重机最为关键的问题。

门座式起重机的起升机构由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置和保护装置构成，如下图所示：

驱动装置：用来提升货物的原动机，即电动机，通常设计为两组相同的起升绞车，用于抓斗作业时，在开闭斗过程中，一组作开闭用，另一组作支持用：用吊钩作业时，两组轿车的起升绳是同步的。

传动装置：是用来练习原动机与卷筒的，并把具有高转速，小转矩的原动机的动力转变为低速、大转矩的动力来驱使卷筒转动。其任务是传递转矩和速度。起重机械主要采用的是机械传动，根据其重量的大小用开始传动和闭式传动两种。

取物装置：取物装置是指抓斗和吊钩组等专用的吊装工具，港口使用这两种取物装置较多因为它们结构简单操作方便本身重量轻而且安全能保证生产效率高，能迅速地悬挂或卸下物料。

保护装置：机械或电气方面的故障使电动机处于不正常的状态，影响电动机的使用寿命甚至在短时间内烧毁电机，所以对低电动机采取有效的保护措施是一个重要问题，在使用过程中出现过载过热缺相过电流短路等电气问题较多，应设计相应的保护，同时要设置机械限位和联锁保护。

起重机的起升机构要能实现以下任务：

1.从地面上起升重物以及把中午从空中放到地面上

2以各种不同的速度起升和下降重物。

3.在其声过程中要保证货物能随时停止，达到操作指令要求

4.在电动机突然断电的情况下，中午能够静止在空中

5.在来电后，要保证货物能够在接收到操作指令后正常工作，不能通电后就自由运动。

起升机构通过卷筒内的钢丝绳的卷入或放出再通过侧轮来实现货物的升和降，通过制动器来实现起升机构停止工作时货物在空中静止，通过电动机的正转和反转实现货物的上升和下降。

在起重机的控制中，调速系统显得尤为重要。随着起重机的发展，调速方式主要分为改变电动机的极对数调速、涡流制动器调速、转子电路串电阻调速和串级调速，后又开始采用交变频调速技术。改变电动机旋转磁场的极对数即为改变电动机极对数调速，电动机的调速就是通过电动机的同步转速发生变化而实现。也即通过改变电动机定子绕组的连接实现，操作设备简单是这种方法的主要优点。但这种方法调速不够平滑。

涡流制动器调速系统最早出现在西欧各国，其性能稳定，生产成本不断下降，但由于需要增装涡流制动器在电动机后面，因此需要较大的安装空间，尤其是将它应用在起升机构时，将大大增加齐声机构布置的难度。此外，该种调速其调速范围较小，一般在百分之十到三十的电动机额定速度；同时由于涡流制动器是一个持续发热设备，固不能长时间工作，因此对该调速系统有一定限制。

可控硅交流定子调压调速系统最早由日本开发利用。由于电子技术发扎迅速，可控硅功率元件的性能得以不断改善、成本不断下降，且在设计、使用上有较大的灵活性，所以日本率先开发使用。我国在1960年第一个硅整流元问世以来，可控硅和硅整流技术有了长足发展。但由于在系统设计、制造工艺、元器件质量、抗干扰能力及措施、技术培训、客户服务等方面存有一些问题，没能通过深入细致的研究工作加以改善和解决。20世纪80年代之后，由建设部长沙建筑机械研究所和苏州电气控制设备厂共同研制开发的KJT型可控硅交流调压调速装置，使我国的起重机定子交流调压调速电控设备进入了批量专业化生产的崭新时期。可控硅交流定子调压调速系统的主要优点在于：调速比大，可以得到较低速度；占用体积小；投资较少；可频繁启动制动，控制简单。缺点是：低速时效率较低，不能长期低速运行，低速开环控制时特性较软，转子电阻参数需合理匹配。

现在，变频调速有了较大发展与较广泛应用。变频调速有很多优点，星三角启动方式采用降压启动，起动电流达到额定电流的4-7倍，变频器采用软启动方式，使用了变频器电机启动时电流减少到额定电流，减少了电机维修更换；且控制方便，提供了多种控制方式，通过操作面板即可实时监控电机多项参数，又可根据实际需要轻松调整给定设置，变频闭环控制，不仅精度高，而且是按需出力，技能效果好。“零速制动”控制最大限度降低了由于运动惯性在制动时对设备自身的冲击。

传统的门座起重机大多采用继电器作为电气控制的主要元件，需要使用的继电器较多导致系统体积大、发热大、抗干扰差、能耗高、故障点多、制造成本高，继电器工作动作频繁磨损大，继电器触头需要经常更换，主要是由于出头产生电弧，有时也会误动作。控制系统通过大量的继电器完成其功能，并组装调试，如果设计上有更改，就要更改继电器型号和更改线路，费事又费力。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，体积小、重量轻、能耗低，可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。PLC可靠性高是因为应用现代大规模集成电路以及设计抗干扰系统。从PLC的外围电路来说，使用PLC构成控制系统和同等规模的几点接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我监测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用这还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

使用PLC控制有着众多优点：

1.实时性，目前国际著名品牌PLC能够保证干扰小，长时间不间断运行。

2.高可靠性，做到了逻辑控制和顺序控制，大大减少了中间继电器的数量，减少了故障点。

3.系统配置简单灵活。

4.输入输出灵活。

5.模块化，可以完成数据的采集、分析、处理。

6.价格较低，性价比高

7.安装简单，控制方便

为提高起重机电器控制的可靠度、控制精度，本设计拟采用PLC控制设计起重机齐声系统电气控制系统。具体流程如下：

1.详细了解港口起重机起升系统控制现状，进行总结。

2.分析电动机启动、制动、调速控制方法与流程。

3.根据要求完成控制电路设计。

4.根据门座起重机起升机构工作要求，挖成PLC控制的硬件配置与系统程序编写。

5.仿真，并分析总结实际意义。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

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