桥式抓斗卸船机电气控制方案研究与设计

摘要

在国家关闭高耗能小电厂以及社会经济发展需要更多电能供应的背景下，国电电力集团新建了庄河电厂，电厂的一期工程总装机容量达120万千瓦，日耗煤量上万吨。为了高效并可靠的保证发电所需的煤量供应，此次电厂码头项目，共新建两台抓斗式卸船机，均采用西门子控制系统，每台卸船机设计输煤能力达1250T/小时。桥式抓斗卸船机可适应不同散货品种的卸船作业，是我国各大散货港口的主要运输设备之一。随着物流行业迅速发展，港口企业对重型运输设备的依赖性越来越大，于是国内外众多港口企业急需一批自动化程度高的节能重型运输设备，以提升行业竞争力。 本文以庄河电厂桥式抓斗卸船机为背景，对桥式抓斗卸船机的电气驱动方案进行了详细研究。在对桥式抓斗卸船机的数学模型充分理解的基础上，用分解的方法分析了抓斗卸船机的轨迹曲线，对抓斗运行轨迹进行了规划，从理论上推导出数学模型中的变量与设定值之间的求解关系，并给出了采用PLC进行控制的实施方案。在PLC的硬件设计中，采用了以西门子公司的S7-400为核心组成的PROFIBUS—DP网和MPI网，并对两种网络的组态过程及通信协议进行了阐述。在PLC的软件设计上，依据STEP7的软件平台，采用结构化编程方法来设计程序。在以数学模型为基础的同时，也加入了消摆程序，提高了抓斗驱动控制系统的控制性能。上位机中WinCC的设计主要是人机联系的接口，完成了参数设定、画面显示、历史记录、报表打印、报警等功能。本研究为桥式抓斗卸船机的研究提供了电气驱动控制方案的设计，对今后实际应用的国产桥式抓斗卸船机电气驱动控制设计是一个很有用的借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 桥式抓斗卸船机的整体结构及抓斗运行轨迹简介

1.1桥式抓斗卸船机整体结构

1.1.1机械结构特点

1.1.2电气控制特点

1.2抓斗运行轨迹分析

1.2.1抓斗的运行轨迹

1.2.2抓斗的作业过程

2 数学模型的建立

2.1数学模型

2.2运动分析

2.3方程的建立和优化计算

2.3.1抓斗摆动的微分方程

2.3.2约束条件

2.3.3求解方法

2.4本章小结

3 驱动系统的硬件及网络设计

3.1系统方案的确定

3.1.1 卸船机的中枢神经系统PLC

3.1.2本系统PLC选择所遵从的原则

3.1.3 S7-400系列PLC

3.1.4系统方案的确定

3.2系统硬件结构

3.2.1系统硬件的组态

3.2.2硬件诊断及组态中可能出现的问题

3.2.3组态修改

3.2.4 S7-400配置组态

3.3系统通信网络

3.3.1 PROFIBUS-DP网络

3.3.2 MPI网络与全局数据通信

3.3.3通信网络连接图

4 PLC程序设计

4.1 PLC程序设计综述

4.2控制系统的程序设计结构

4.2.1 系统工艺流程图

4.2.2 PLC程序控制流程图

4.2.3 自动抓斗控制程序

4.2.4半自动、防摇、定位程序框图

4.3系统程序

5上位机WinCC监控系统

5.1 WinCC简介

5.2本系统的组态设计

5.2.1资源管理器

5.2.2画面设计

5.2.3参数设定

5.2.4趋势曲线画面

5.2.5报警信息画面

结 论

参考文献

致谢