發(fā)布時(shí)間：2018-01-08 18:23

  本文關(guān)鍵詞：一種新型港口輪胎吊吊具自動控制系統(tǒng)　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,尤其是"互聯(lián)網(wǎng)+"、"智能制造"等新興事物的出現(xiàn),為傳統(tǒng)行業(yè)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了提升港口裝備和生產(chǎn)組織的智能化水平,提高作業(yè)效率,緩解司機(jī)緊缺及勞動力成本上升的問題,興建自動化集裝箱碼頭勢在必行。通常,老碼頭通過人工控制輪胎式起重機(jī)(簡稱輪胎吊,RTG)來進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)。傳統(tǒng)的輪胎吊起升機(jī)構(gòu)由一臺變頻器統(tǒng)一控制全部吊繩,吊具在對箱時(shí)需要借助汽缸等設(shè)備實(shí)現(xiàn)水平、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,司機(jī)通過肉眼觀察來對齊,這對司機(jī)操作水平要求極高。同時(shí),長時(shí)間作業(yè)容易產(chǎn)生疲勞,控制精度低。而且,各繩長或卷筒在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后,均出現(xiàn)誤差導(dǎo)致吊具不平。因此,推動碼頭向自動化、智能化方向發(fā)展,必須提高輪胎吊的自動化水平。輪胎吊自動化改造包括多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),其中最重要的是吊具的自動控制。吊具是輪胎吊的末端執(zhí)行器,裝卸的關(guān)鍵在于吊具。根據(jù)輪胎吊自動化作業(yè)要求,本文對吊具的防搖系統(tǒng)、控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制架構(gòu)等方面進(jìn)行了改造,設(shè)計(jì)出一套新型吊具自動控制系統(tǒng)。在防搖系統(tǒng)方面,本文對原有吊具起升機(jī)構(gòu)以及吊具防搖系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分析了原起升機(jī)構(gòu)的不足,提出了一種新型的八繩防搖系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要八個(gè)卷筒和八臺同步電機(jī),相比較原有的一個(gè)卷筒和一臺異步電機(jī),在防搖效果不變的情況下,增加了吊具的靈活性,為吊具的平移和旋轉(zhuǎn)提供可能。之后,針對吊具調(diào)平,提出了一種"逐高式+轉(zhuǎn)矩輔助調(diào)平"的新型調(diào)平方法。針對吊具平移和旋轉(zhuǎn),利用電子凸輪來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)位置規(guī)劃,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行位置生成凸輪曲線,做到精確的位置控制。本系統(tǒng)借助六個(gè)激光傳感器實(shí)現(xiàn)了吊具與集裝箱的自動對齊。在吊具自動對箱的過程中,如果激光傳感器被遮擋表明仍未對齊,吊具自動調(diào)整直到對齊為止,這是吊具自動化的具體體現(xiàn)。另外,電氣控制方面,對吊具的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,搭建了一套基于POWERLINK總線通信方式的八軸交流伺服控制系統(tǒng)。以八臺伺服驅(qū)動器代替原有的一臺變頻驅(qū)動器,充分利用了伺服優(yōu)良的控制性能,提高了吊具的定位精度和控制效果。同時(shí),采用POWERLINK總線通信方式,提高了系統(tǒng)的同步性能,簡化了吊車遠(yuǎn)距離布線。軟件架構(gòu)方面,依托貝加萊控制器和Automation Studio編程環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信;開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了第三方伺服的三環(huán)控制庫,使其可以組態(tài)使用。設(shè)計(jì)吊具單軸及多軸協(xié)同控制程序,最終實(shí)現(xiàn)了吊具的自動控制功能。吊具自動控制系統(tǒng)支持三種操作模式:自動模式、遠(yuǎn)程手動模式和維修模式。在碼頭實(shí)驗(yàn)平臺上對吊具自動化系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際測試和驗(yàn)證,包括POWERLINK通信測試、吊具運(yùn)行測試以及性能測試,并對測試結(jié)果進(jìn)行記錄與分析。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)整體方案可行,實(shí)現(xiàn)了吊具升降控制、調(diào)平功能和平移旋轉(zhuǎn)等功能,控制效果達(dá)到預(yù)期。
[Abstract]:in recent year , that rapid development of science and technology , in particular " Internet + " , In order to improve the intelligence level of the port equipment and production organization , to improve the efficiency of operation , to alleviate the shortage of the driver and raise the cost of the labor force , it is necessary to construct the automatic container terminal . The synchronous performance of the system is improved , the distance wiring of crane is simplified , and the real - time Ethernet communication between the control systems is realized based on the programming environment of the baikal controller and the Automation Studio . The three - ring control library of the third party servo is developed and realized . The automatic control system of the lifting appliance supports three modes of operation : automatic mode , remote manual mode and maintenance mode . The automatic control system of the lifting appliance supports three modes of operation : automatic mode , remote manual mode and performance test , and records and analyzes the test results . The experiment shows that the overall scheme of the system is feasible , and the functions of lifting control , leveling function and translational rotation of the spreader are realized , and the control effect is expected .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U653.921;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1398201