40T门座式起重机电控系统的改造工程研究

发布时间：2017-08-23 06:13

  本文关键词：40T门座式起重机电控系统的改造工程研究

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【摘要】：门座式起重机是港口装卸作业中的主要设备，，其调速性能的优劣对港口生产效率的提高具有重要影响。本文结合GW公司的40t门机改造项目，以PLC和变频器调速为核心，从整机的变频调速控制系统出发，对门机的起升机构、行走机构、变幅机构、旋转机构进行了变频调速改造。首先对本项目的背景情况进行了介绍，分析了国内外对变频调速的研究现状，并针对GW公司门机的实际情况提出了电控系统改造的目标；为了进一步提高门机运行机构的控制精度和过载能力，考虑采用矢量变频控制技术，并对矢量变频调速原理进行了深入的研究，实现了仿照直流电机的控制方式对交流电机进行控制；并以旋转机构的变频调速改造为例，详细介绍了各种元器件的选择、控制系统电路图设计和控制软件设计。门机的监控系统采用了先进的PROFIBUS-DP现场总线技术，将对执行器的基本控制、现场状态监控报警、优化和管理等功能有效的结合在一起，这使现场监控更方便，其稳定性也得到进一步的提高。 经过系统性的实验测试，按照本论文中变频调速方案改造后的门机系统更加稳定，功能完善。各机构具有更高的控制精度，克服了原有V/F调速控制系统中对电机的控制精度不足，过载能力有限等不足；有效地利用了原有旧设备中尚能使用的电机、制动器等设备，节约了改造成本。
【关键词】：门座式起重机 变频调速 矢量控制 PROFIBUS 现场总线
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.4;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 选题的背景和意义8-9
• 1.2 国内外门座式起重机电气控制研究现状9-10
• 1.3 门座式起重机的交流变频调速10
• 1.4 项目内容及意义10-12
• 第二章 门座式起重机工作原理概述12-20
• 2.1 门座式起重机发展概况12
• 2.2 门座式起重机机械部分简介12-17
• 2.2.1 门座式起重机机械部分构造12-13
• 2.2.2 门座式起重机工作原理13-17
• 2.3 门座式起重机基本技术参数17-18
• 2.4 门座式起重机的改造方向18-20
• 2.4.1 门座式起重机的改造原则18
• 2.4.2 门座式起重机改造方案的确定18-20
• 第三章 矢量变频控制原理20-31
• 3.1 变频调速的基本原理20-22
• 3.1.1 基频以下调速20-21
• 3.1.2 基频以上调速21-22
• 3.2 变频器的基本结构及功能22-23
• 3.2.1 变频器的主电路22-23
• 3.2.2 变频器的控制电路构成23
• 3.3 变频调速的矢量控制方式23-29
• 3.3.1 矢量控制的核心23-24
• 3.3.2 矢量变换规律24-27
• 3.3.3 矢量变换下异步电动机的数学模型27-29
• 3.4 矢量控制变频调速的优点及应用范围29-31
• 3.4.1 矢量控制系统的优点29
• 3.4.2 矢量控制系统的应用范围29-31
• 第四章 门座式起重机变频控制系统的硬件设计31-47
• 4.1 门座式起重机控制系统简要设计31-33
• 4.1.1 起升机构32
• 4.1.2 行走机构32
• 4.1.3 旋转机构32-33
• 4.1.4 变幅机构33
• 4.2 可编程控制器（PLC）概述33-36
• 4.2.1 关于 PLC 的简要概述33-34
• 4.2.2 PLC 的基本组成34-35
• 4.2.3 PLC 的基本工作方式35
• 4.2.4 门机 PLC 控制常见故障及解决方法35-36
• 4.3 关键部件的选用36-40
• 4.3.1 电机的选用36-37
• 4.3.2 PLC 的选用37
• 4.3.3 变频器的选用37-40
• 4.3.4 PLC 与变频器的连接40
• 4.4 变频调速系统的设计40-47
• 4.4.1 PROFIBUS 总线概述41-42
• 4.4.2 旋转机构系统图的设计42-45
• 4.4.3 联动台及监控系统45-47
• 第五章 门座式起重机变频控制系统的软件设计47-59
• 5.1 PROFIBUS-DP 通讯协议47-48
• 5.2 STEP7 项目系统组态过程（以旋转机构变频器为例）48-51
• 5.2.1 组态过程48-49
• 5.2.2 设置 S1-P1 通讯卡参数49
• 5.2.3 主站与变频器从站的数据传输49-51
• 5.3 主站与变频器从站数据传输 PLC 程序的设计51
• 5.4 门座式起重机控制系统流程图51-54
• 5.5 系统电源梯形图54-57
• 5.6 变幅系统梯形图设计57-59
• 第六章 改造效果分析及经济效益59-65
• 6.1 改造效果分析59
• 6.2 改造效果验证59-63
• 6.2.1 采用安川公司 1000 型原装起重机专用高性能变频器59-60
• 6.2.2 旋转机构由目前的 V/F 控制改为闭环矢量控制60
• 6.2.3 更新 PLC 控制程序60
• 6.2.4 增加触摸屏监控系统60-62
• 6.2.5 优化后效果62-63
• 6.3 经济效益63
• 6.4 变频调速的展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 ;CHV190开环矢量控制在固定式门座起重机上的应用[J];电源世界;2011年10期

2 Teng JIANG;Yanjun LI;;Synchronized output regulation of switching networks based on synchronization observer[J];Journal of Control Theory and Applications;2013年02期

3 时蕾;张君霞;刘丽;;基于S7-300PLC的起重机变频调速系统设计[J];煤炭技术;2011年03期

4 曹建荣,虞烈,谢友柏;感应电动机的解耦控制与矢量控制的解耦性质[J];西安交通大学学报;2000年06期

本文编号：723417