桥式起重机定位控制系统的研究

论文摘要

在钢铁企业的生产工艺中,对生产工具和原料的准确定位和快速搬运直接影响到整个企业的生产效率。在现代的大型搬运领域,桥式起重机扮演着重要的角色,但是传统的桥式起重机定位控制系统定位精度不高,效率较低,运行过程不平稳,制约了生产效率。因此,本课题将模糊控制算法运用到定位控制系统中,并结合激光测距技术和OPC标准接口技术,实现了桥式起重机高效精确定位和快速的平稳运行。本论文首先对起重机定位控制系统相关技术研究现状进行详细分析,深入研究了起重机定位控制系统的工作原理。在此基础上提出采用基于激光技术的测距测速传感器,结合PLC和变频器实现高精度、高效率定位控制系统的设计并达到闭环控制。其次,以Visual Basic为开发平台,运用OPC标准接口技术编制专用的起重机定位控制系统人机界面监控软件,实现更丰富动态画面,相比通用的监控软件具有很强的灵活性和针对性。最后,针对速度控制,完成模糊控制器的设计,运用基于PLC的模糊控制策略进行调速,进一步完成用梯形图编写的定位控制系统模糊控制程序,提高起重机的自动控制水平,实现桥式起重机行走机构精确的绝对认址与闭环控制。科技查新结果已表明本论文提出的定位控制系统控制策略及专用软件的设计在国内外尚属首次。目前,该系统在天津太钢天管不锈钢有限公司成功运行,并且效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 桥式起重机概述及其发展
• 1.2 课题的来源和意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 课题意义
• 1.3 国内外研究现状以及分析
• 1.4 本文的章节安排及主要工作
• 第二章 定位控制系统总体设计
• 2.1 定位控制系统工作原理
• 2.2 定位控制系统设计方案
• 2.3 定位控制系统技术特性
• 2.4 桥式起重机基本参数
• 2.5 定位控制系统传感器介绍
• 2.5.1 激光测距器
• 2.5.2 条码定位仪
• 2.5.3 绝对值编码器
• 第三章 基于OPC 标准的定位控制系统监控软件设计
• 3.1 OPC 工业标准介绍
• 3.1.1 OPC 标准的产生和发展
• 3.1.2 OPC 标准的规范
• 3.1.3 OPC 标准的功能
• 3.2 上位监控软件设计
• 3.2.1 监控软件介绍
• 3.2.2 定位控制系统监控软件的开发
• 3.3 OPC 技术在监控组态系统的应用
• 3.3.1 基于OPC 技术的监控系统
• 3.3.2 OPC 服务器的构建
• 3.3.3 客户端程序的开发
• 第四章 定位控制系统模糊控制策略的研究
• 4.1 模糊控制起源
• 4.2 模糊控制的特点和基本思想
• 4.2.1 模糊控制的特点
• 4.2.2 模糊控制的基本思想
• 4.3 模糊控制系统的组成
• 4.4 模糊控制器的设计
• 4.4.1 模糊控制器的结构组成
• 4.4.2 模糊控制器的设计步骤
• 4.5 模糊化算法的研究
• 4.5.1 确定输入变量和输出变量
• 4.5.2 确定模糊语言变量及其论域
• 4.5.3 确定模糊语言变量隶属度函数
• 4.5.4 量化因子和比例因子的确定方法
• 4.6 模糊控制规则的建立与模糊推理的研究
• 4.6.1 模糊控制规则的建立
• 4.6.2 模糊推理算法的研究
• 4.7 解模糊及建立模糊查询表
• 第五章 定位控制系统模糊控制算法的PLC 实现
• 5.1 PLC 介绍
• 5.1.1 PLC 工作原理
• 5.1.2 SIMATIC S7-300 PLC 基本结构
• 5.2 定位控制系统中PLC 的整体设计
• 5.2.1 PLC 硬件选择
• 5.2.2 PLC 硬件组态
• 5.2.3 PLC 软件设计
• 5.3 模糊算法的PLC 程序设计与实现
• 5.3.1 输入量模糊化程序实现的研究
• 5.3.2 模糊查询表程序设计
• 5.3.3 输出控制量程序实现的研究
• 5.4 定位控制系统实际运行数据及结果分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢
• 附录1：桥式起重机定位控制系统现场运行画面
• 附录2：桥式起重机定位控制系统I/O 符号表（部分）