轮轨式提梁机起升机构控制系统设计

发布时间：2017-05-24 07:16

  本文关键词：轮轨式提梁机起升机构控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在国家“十二五”规划期间,我国铁路新线投产达3.05万公里,根据国家“十三五”发展纲要,我国预计再建铁路专线2.3万公里,这说明我国铁路专线大规模建设将继续展开。由于铁路铺设时对桥梁架设的要求较高,施工难度较大,而保障工程得以顺利实施的相关设备成为了铁路建设中不可缺少的硬件支撑。其中,提梁机是服务于现代化高速铁路建设中混凝土梁制造和安装的关键型设备之一,主要用于客运专线建设中整孔双线箱梁的起吊、转移及装运,以及预制场内钢筋骨架和模板的吊装,也可辅助完成架桥机和运梁车的安装。由于轮轨式提梁机在高速铁路建设中优势明显,市场容量逐年递增。轮轨式提梁机工作条件复杂,工作现场大量不确定因素如风速、载荷、电动机不同步等均对工作的稳定性造成干扰。作为提梁机最重要的子系统之一,起升机构负载较重,在多卷扬机联动时需要保持吊钩的同步性,其动态特性将直接关系到整机的操作稳定性。本文对某公司生产的900t轮轨式提梁机做了大量的研究与分析工作,从简便实用的角度出发,以设计一种合适的控制系统为研究目的,满足轮轨式提梁机提升机构的工作要求,使同步控制系统在多卷扬机联动时得到较高的同步控制精度。本文的主要研究工作如下:1.以900t轮轨式提梁机在铁路建设中的应用为背景,分析轮轨式提梁机的应用及提梁机起升机构的机械组成及工况;分析轮轨式提梁机国内外发展现状及发展趋势;2.研究当代工业控制系统的现状,结合轮轨式提梁机起升机构的工作内容,确定一种以PLC、传感器、变频器为核心控制元件的控制方式;3.研究现代多电机同步控制策略,结合几种经典同步控制策略及提梁机起升机构卷扬机的工作要求,建立数学模型,确定基于速度差的偏差耦合控制策略;4.对提梁机起升机构控制系统软件、硬件系统进行设计;利用实验室设备对设计结果进行模拟调试;对实验数据进行整理分析,验证起升机构控制系统设计的正确性;同时起升机构四卷扬机系统工作平稳,证明了控制策略的合理性。项目的研究成果为轮轨式提梁机起升机构控制系统及四卷扬机同步控制系统的设计和优化提供了理论基础和实验依据,证明基于PLC的多电机同步控制策略在轮轨式提梁机起升机构控制系统设计中具有广泛的应用前景。
【关键词】：提梁机 PLC 变频调速 同步控制
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 国内外的发展现状11-12
• 1.3 提梁机起升机构控制系统关键技术研究12-20
• 1.3.1 工业控制系统的研究12-14
• 1.3.2 基于PLC的工业控制系统14-16
• 1.3.3 同步控制策略的研究16-20
• 1.4 本文的主要工作内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 2 轮轨式提梁机起升机构控制系统总体设计22-28
• 2.1 轮轨式提梁机总体介绍22-24
• 2.1.1 轮轨式提梁机机械结构22-23
• 2.1.2 起升机构机械结构23-24
• 2.2 起升机构工况分析24-26
• 2.3 起升机构控制系统总体设计26-27
• 2.3.1 起升机构控制系统组成26
• 2.3.2 起升机构控制系统功能26-27
• 2.3.3 起升机构控制系统特点27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 轮轨式提梁机起升机构PLC控制系统硬件设计28-56
• 3.1 电气控制系统28-35
• 3.1.1 电气控制原理图28-31
• 3.1.2 电器元件明细表31
• 3.1.3 保护开关与检测元件31-35
• 3.2 变频器配置35-44
• 3.2.1 三相交流电动机调速方法35
• 3.2.2 起升机构的变频调速35-38
• 3.2.3 西门子MM440型通用变频器38-44
• 3.3 控制系统PLC模块配置44-48
• 3.4 速度检测机构配置48-55
• 3.4.1 闭环交流调速控制系统48-49
• 3.4.2 增量式光电编码器工作原理49-51
• 3.4.3 基于光电编码器的偏差耦合式同步控制策略51-55
• 3.5 本章小结55-56
• 4 轮轨式提梁机起升机构PLC控制系统软件设计56-78
• 4.1 起升机构PLC系统I/0 分配56-60
• 4.2 起升机构PLC系统程序60-76
• 4.2.1 主程序编写60-61
• 4.2.2 单吊子程序编写61-64
• 4.2.3 双吊联动子程序编写64-68
• 4.2.4 四吊联动子程序编写68-72
• 4.2.5 复位子程序编写72-74
• 4.2.6 行程开关损坏、机检测报警子程序编写74-76
• 4.3 本章小结76-78
• 5 模拟调试78-83
• 5.1 调试前准备工作78-80
• 5.1.1 模拟调试系统硬件设计78-79
• 5.1.2 模拟调试系统软件设计79-80
• 5.2 程序调试80-82
• 5.2.1 单吊子程序调试80
• 5.2.2 双吊联动子程序调试80-81
• 5.2.3 四吊联动子程序调试81-82
• 5.2.4 复位子程序调试82
• 5.2.5 行程开关损坏与电机检修报警子程序调试82
• 5.3 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 作者简介、攻读硕士学位期间取得的学术成果88

【参考文献】

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本文编号：390091