桥式抓斗卸船机自动控制系统研究

论文摘要

随着自动控制技术的发展,桥式抓斗卸船机由长期处于人工手动操作时代渐渐进入了半自动控制或全自动控制时代。这又是一个自动控制技术成功应用的典型案例,它帮助司机从高强度的工作中解脱出来,充分发挥各类传感器、现代PLC控制器和直接转矩控制变频器的优越性能,并在保证卸船过程安全性的前提下将昂贵的桥式抓斗卸船机的效率大大提高,从而使用户得到更高的效益。在实现抓斗卸船机的自动化过程中主要遇到了抓斗防摆和抓斗避障两大问题。解决抓斗防摆问题的关键在于对小车—抓斗系统的理论分析。本文对卸船机抓斗的受力情况进行了分析,建立起卸船机小车水平运行与抓斗摆动关系的数学模型。兼顾固定运行距离的最优时间控制和抓斗防摆控制,提出两种卸船机小车水平运行方式。经机械系统动力学与运动学仿真软件ADAMS证实,这两种运行方式可以有效抑制抓斗摆动。为了进一步提高卸船效率,又提出一种抓斗抛料卸料方法,并可以与以上两种卸船机小车水平运行方式有效结合起来。抓斗避障问题的解决则必须抓住问题的主要矛盾,两个安全高度的拟定就可以使问题简化而较好地解决。本文提供的控制方法在北仑电厂400t/h石灰石桥式抓斗卸船机上得到了验证,在安全性、时间优化和抓斗防摆方面表现良好。同时,文中还将介绍系统的辅助设施以及设计思想,它们能够使系统正真投入运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 桥式抓斗卸船机简介
• 1.2 桥式抓斗卸船机运行方式
• 1.2.1 手动运行方式
• 1.2.2 半自动运行方式
• 1.2.3 全自动运行方式
• 1.3 现有控制方式
• 1.4 主要工作和论文结构
• 第二章 模型建立
• 2.1 数学模型建立
• 2.2 系统状态方程建立
• 2.3 小车水平运行优化
• 2.4 小结
• 第三章 运行方式设计
• 3.1 抓斗摆动规律
• 3.2 运行方式设计
• 3.2.1 第一种状态轨线切换方式
• 3.2.2 第二种状态轨线切换方式
• 3.2.3 两种状态轨线切换方式的比较
• 3.3 抛料卸料方法
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 具体过程分析
• 3.4 仿真
• 3.4.1 第一种状态轨线切换方式仿真
• 3.4.2 第二种状态轨线切换方式仿真
• 3.4.3 抛料卸料方法仿真
• 3.4.3.1 凝固角仿真
• 3.4.3.2 返回海侧仿真
• 3.5 安全高度设计
• 3.5.1 第一种安全高度设计
• 3.5.2 第二种安全高度设计
• 3.5.3 叠加安全高度
• 3.6 平均摆长
• 3.7 小结
• 第四章 辅助系统
• 4.1 定位与测速系统
• 4.1.1 定位系统
• 4.1.2 测速系统
• 4.2 位置校验系统
• 4.2.1 校验标准
• 4.2.2 小车位置校验
• 4.2.3 抓斗摆长校验
• 4.3 初始化设置系统
• 4.3.1 参数设置
• 4.3.2 开闭斗初始化设置
• 4.4 抓料点偏移设置系统
• 4.5 安全限位系统
• 4.5.1 硬件安全限位
• 4.5.2 软件安全限位
• 4.6 小结
• 第五章 实验系统
• 5.1 桥式抓斗卸船机
• 5.1.1 卸船机总计设计
• 5.1.2 主要部件说明
• 5.2 电气设备
• 5.2.1 PLC系统
• 5.2.2 变频器
• 5.2.3 操作员界面
• 5.3 软件
• 5.3.1 ADAMS仿真软件
• 5.3.2 RSLogix 5000组态和编程软件
• 5.3.3 PanelBuilder32编程软件
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢