炼钢厂受钢跨240t桥式起重机的消摆控制

论文摘要

起重机作为主要的起吊搬运设备,大量应用于冶金业、建筑业、制造业以及港口运输业。起重机在作业过程中普遍存在载荷摆动的现象,载荷的摆振主要是由载荷的水平运动引起的。载荷摆振的存在限制了起重机的水平运行速度、延长了起重机的辅助工作时间、降低了起重机的载荷就位精度,生产效率比较低。这些负面影响在大中型高速起重机的应用中尤为突出。消除起重机载荷的摆动,可以有效的提高工作效率,对我国的起重机械的发展是非常有意义的。本文对240t桥式起重机传动系统的特点与调速要求进行了阐述,比较说明了交流调压调速及交流变频调速的特点,并对平移控制系统的组成、运行方式进行分析,为消摆控制的实现提供了硬件基础。在消摆控制研究方面,首先对起重机防摆控制研究的国内、外现状进行了综述,然后在分析桥式起重机物理模型的基础上,建立了桥式起重机二维运动的非线性数学模型,并以此为基础在SIMULINK环境下搭建了非线性的仿真模型,仿真结果得出载荷的摆动与大车的驱动力相关的结论,在载荷摆角θ过零的时候取消驱动力F,此时大车与载荷将保持同步运动,载荷的摆动即被消除了。根据控制模型,在实践中分别采用伺服控制系统及稳钩操作专家系统对主钩消摆进行实现。伺服控制系统把运行过程中的钢丝绳摆角作为参考变量,调节大车运行速度,使得摆角始终保持最小,以此实现主钩的消摆。稳钩操作专家系统通过PLC程序模拟人工操作的过程,一种方法是将钢丝绳的摆角作为变量,控制大车减速的时机;另一种方法用时间延迟模块代替主令给定中的时间间隔,确定大车减速时机。由于程序的固化性,稳钩过程中大车运行距离相同,在作业位置固定的情况下能够实现起重机的消摆控制与大车定位相结合。伺服控制系统控制精度高,但过多的速度调节降低了起重机的运行效率,且改造费用昂贵。稳钩操作专家系统应用简单明了,编程灵活方便,且成本低、现场使用效果好,适于大范围推广。课题基于240t起重机主钩消摆控制系统,延伸开发了起重机无线监控系统。该系统通过无线传输模块将上位机终端与车载PLC连接在一起,构成无线监控网络,为生产调度提供起重机的实时位置,并监控起重机各机构的运行情况。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景、意义和目的
• 1.2 桥式起重机电控技术的发展史及现状
• 1.2.1 可编程逻辑控制器技术
• 1.2.2 交流调压调速技术和变频调速技术
• 1.3 起重机消摆控制及定位技术
• 1.4 伺服控制技术
• 1.5 现代远程监控技术
• 1.6 主要研究内容和创新点
• 1.6.1 消摆控制
• 1.6.2 远程监控系统集成
• 1.6.3 创新点
• 第二章 钢水接受跨240T桥式起重机电气传动控制系统原理
• 2.1 桥式起重机传动控制系统的调速要求及特点
• 2.2 交流调压调速原理
• 2.2.1 通过控制定子相角实现调速
• 2.2.2 通过改变转子电阻实现调速
• 2.2.3 电子换向及反接制动工作方式
• 2.3 交流变频调速原理
• 2.4 调速系统性能比较
• 2.5 SP7-300软件应用特点
• 2.6 240t桥式起重机大车电气传动系统原理
• 2.6.1 系统组成
• 2.6.2 运行方式
• 第三章 起重机消摆控制技术研究
• 3.1 起重机消摆理论和技术的发展概况
• 3.2 带传感器的闭环控制方式
• 3.3 基于输入整形的开环控制策略
• 3.4 最优化开环控制方式
• 第四章 钢水接受跨240T桥式起重机主钩消摆控制的模型研究
• 4.1 240t起重机大车及主钩系统运动数学模型分析
• 4.2 消摆控制模型实现方式的建立
• 4.3 消摆控制模型计算机仿真
• 4.4 消摆控制模型存在的问题
• 第五章 伺服控制系统在消摆控制中的应用
• 5.1 伺服控制系统的发展概述
• 5.1.1 伺服系统的基本概念
• 5.1.2 伺服系统的组成
• 5.1.3 伺服系统的发展过程
• 5.1.4 交直流伺服技术的比较
• 5.2 现代交流伺服系统技术发展原因
• 5.3 运动控制器的优点以及MC运动控制器
• 5.3.1 运动控制器的优点
• 5.3.2 MC（Motion Control）运动控制器
• 5.3.3 MC控制器实现消摆控制的问题
• 第六章 稳钩操作专家系统在起重机消摆控制中的应用
• 6.1 人工进行的稳钩操作
• 6.2 稳钩操作专家系统编程
• 6.2.1 大车运行程序
• 6.2.2 专家系统启动
• 6.2.3 稳钩程序
• 6.3 主钩高度固化
• 6.4 现场应用检验
• 第七章 起重机无线监控系统的组建及实现
• 7.1 远程监控的原理
• 7.1.1 远程监控终端系统
• 7.1.2 远距离数据传输系统
• 7.1.3 现场监测与控制系统
• 7.2 无线通讯设备硬件组态
• 7.3 起重机现场作业信息采集
• 7.3.1 起重机位置信号
• 7.3.2 起重机作业运行信息
• 7.4 现场应用检验
• 第八章 起重机消摆控制的技术前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果
• 学位论文评阅及答辩情况表