卸船機教學(xué)模型電氣控制程序設(shè)計

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了卸船機教學(xué)模型電氣控制程序設(shè)計范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要:橋式抓斗卸船機目前已經(jīng)成為散貨碼頭接卸鐵礦石、煤炭等大宗散貨的主力港機。隨著裝機數(shù)量的不斷增加，港口企業(yè)對卸船機司機和卸船機維保技術(shù)人員的需求也逐步增大。本文從卸船機控制基本原理出發(fā)，完整設(shè)計一套卸船機電控程序，同時應(yīng)用到1∶40的卸船機模型當(dāng)中，實現(xiàn)人員培訓(xùn)、企業(yè)展示、研發(fā)平臺等多種功能。

關(guān)鍵詞:港口;電氣設(shè)備;卸船機;PLC;教學(xué)模型

一、控制系統(tǒng)硬件部分

為貼合卸船機本身電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，模型采用與卸船機電控系統(tǒng)相同的主控PLC型號及配套輸入輸出模塊、通信功能。使用ABB公司AC800M系列主控PLC，利用以太網(wǎng)端口進行編程操作。通過Profibus通信方式實現(xiàn)與各分站模塊CI801以及輸入輸出模塊DI801、DO802等功能硬件的通信功能。動力部分采用24VDC電機，配合直流調(diào)速器進行機構(gòu)驅(qū)動功能。并采用干簧管開關(guān)、接近開關(guān)、微動開關(guān)等各類限位開關(guān)實現(xiàn)保護和位置檢測功能。

二、主要機構(gòu)功能

卸船機控制分為起升、開閉、小車、大車等機構(gòu)運行控制。手動指令由左右機構(gòu)操作手柄發(fā)出，驅(qū)動不同電機進行機構(gòu)動作?？刂瞥绦蚴滓鉀Q的問題是驅(qū)動電機的同時判斷機構(gòu)運行的位置和狀態(tài)。由于驅(qū)動電機尺寸和成本考慮，結(jié)合模型機構(gòu)運動所需的控制精度，控制程序采用計時器加限位來實現(xiàn)機構(gòu)狀態(tài)的判斷功能。即對關(guān)鍵位置設(shè)置限位進行狀態(tài)修正，其他情況通過電機速度和運行時間來計算設(shè)備狀態(tài)。以抓斗高度S為例:S=k1*(t1-t3)+k2*(t2-t4)+bt1=上升速度1運行時間t2=上升速度2運行時間。t3=下降速度1運行時間t4=下降速度2運行時間。k1、k2、b為調(diào)整合適的比例值及常數(shù)。其他機構(gòu)計算方式與上述計算方式相同或更為簡單(只有一種速度):對于抓斗的限位設(shè)置，主要使用干簧管開關(guān)配合抓斗上安裝的磁鐵，進行關(guān)鍵位置的狀態(tài)重置，如抓斗起始位，船艙上方，抓斗前極限。同時結(jié)合抓斗起升、開閉電機的運行時間，對抓斗起升上限、起升下限、開斗極限、閉斗極限等抓斗極限狀態(tài)進行限制，防止出現(xiàn)抓斗繩過松或者抓斗沖頂、觸底事故。對于大車的限位設(shè)置，主要是軌道兩側(cè)極限位置的接近開關(guān)，通過檢測大車兩側(cè)行走輪進行安全限制，防止設(shè)備出軌。同時結(jié)合大車走行電機的運行時間，對大車位置進行計算，根據(jù)倉口位置，選擇合適的大車停車、作業(yè)位置。其他的輔助機構(gòu)，如司機室走行、接料板起放等，均使用微動開關(guān)進行安全保護和位置確認。機構(gòu)狀態(tài)確認后，可以進行機構(gòu)運行。機構(gòu)運行邏輯如下圖:當(dāng)一種操作模式選中后，鎖定另一種操作模式的指令輸出;再判斷是否起升開閉聯(lián)動狀態(tài)后，再決定輸出速度。當(dāng)前模式下無起升上升或下降指令，則程序結(jié)束。機構(gòu)無動作。其他機構(gòu)動作方式與起升動作方式相同或更為簡單(無聯(lián)動模式)。

三、自動運行功能

(一)自動作業(yè)程序當(dāng)自動模式選中并啟動后，PLC程序?qū)⒆詣涌刂菩洞瑱C進行各機構(gòu)動作，展示一臺卸船機從冷備用狀態(tài)開始執(zhí)行的各種指令(電梯上升，大臂放下，司機室移動，大車移動，循環(huán)抓料等)，從而達到自動展示一臺卸船機作業(yè)的狀態(tài)和各機構(gòu)動作情況的功能。其運行邏輯如上圖所示:自動模式啟動后，首先判斷卸船機俯仰角度是否為0°。若不是0°則自動進行俯仰下降操作，俯仰角度小于等于0°時停止。當(dāng)俯仰角度滿足條件后，判斷上機電梯是否位于4層，不滿足則運行電梯;當(dāng)電梯層級滿足條件后，判斷司機室是否位于倉口上方，不滿足則移動司機室向海側(cè)運行;當(dāng)司機室位置滿足條件后，判斷大車位置是否滿足條件，不滿足則向前行進大車，當(dāng)大車位置到達設(shè)定作業(yè)倉口后，繼續(xù)判斷接料板狀態(tài)，不滿足則自動放下接料板。當(dāng)卸船機的輔助機構(gòu)，即俯仰、大車、接料板、司機室等設(shè)備的狀態(tài)符合運行條件后，就可以根據(jù)抓斗狀態(tài)，來進行自動抓料程序。正常情況下，抓斗應(yīng)位于初始位，即抓斗位于格柵上方，且抓斗處于打開狀態(tài)。如果抓斗狀態(tài)不滿足初始狀態(tài)，則不能進行自動抓料程序。需要手動對抓斗位置進行調(diào)整，這是為了保護抓斗繩和設(shè)備，防止抓斗觸底或者碰觸接料板。當(dāng)抓斗位于格柵上方時，判斷抓斗是否打開，未打開則自動將抓斗完全打開。同時小車向海側(cè)行進，當(dāng)小車位置超過接料板伸出的安全距離后，抓斗可以進行下降動作，同時小車繼續(xù)向海側(cè)行進。小車、起升機構(gòu)聯(lián)動運行時，任意機構(gòu)狀態(tài)達到設(shè)定值后，即可單獨停止運行。當(dāng)小車、起升均達到設(shè)定位置，即抓斗進入船艙內(nèi)部料面上方，就可以進行抓料即閉斗操作，抓斗完全閉合后，執(zhí)行抓斗返回動作。首先抓斗提升，高度超過倉口后小車開始向陸側(cè)行進，當(dāng)抓斗返回格柵上方后，抓斗打開放料。一個抓料流程完成，根據(jù)自動模式是否激活，程序可以執(zhí)行下一輪抓料流程或者停止運行。

(二)自動復(fù)位程序自動復(fù)位程序作為自動程序的補充部分，其功能為:當(dāng)自動模式選中、自動復(fù)位程序啟動時，卸船機可以以任意作業(yè)狀態(tài)開始自動執(zhí)行復(fù)位至冷備用狀態(tài)(大車位于后停止，俯仰抬起，抓斗位于起始位，司機室位于停止位，接料板抬起等)。復(fù)位功能運行邏輯如上圖所示:與自動運行功能類似，當(dāng)卸船機處于任意作業(yè)狀態(tài)時，均執(zhí)行抓斗打開、抓斗提升、小車陸側(cè)行進的動作，使抓斗返回格柵上方。當(dāng)抓斗達到格柵上方后，抓斗下降一定高度，將抓斗放置在格柵上方。同時將輔助機構(gòu)執(zhí)行返回動作。

四、結(jié)語

卸船機模型制作實際上是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的過程。其主要難度集中在機械設(shè)計和制作上。電氣控制設(shè)計作為機械設(shè)計的補充，實現(xiàn)機構(gòu)運行和限位控制。作為司機、技術(shù)人員教學(xué)和實驗平臺，卸船機教學(xué)模型比起傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)更加安全，也更加直觀。在企業(yè)對外展示中，也起到了更加直觀的效果。

參考文獻:

［1］王建力．大型橋式抓斗卸船機托繩小車系統(tǒng)的研究．科技風(fēng)，2018，04．

［2］吝濤．探究港口電氣自動化PLC的現(xiàn)狀與應(yīng)用．?dāng)?shù)字通信世界，2018，04．

［3］劉勝林．解析BIM技術(shù)在港口電氣設(shè)計中的應(yīng)用．?dāng)?shù)字通信世界，2018，04．

［4］郭東方．關(guān)于橋式抓斗卸船機抓斗超載限制探討．科技風(fēng)，2016，5．

作者：郭東方 單位：曹妃甸港礦石碼頭股份有限公司