【正文】 設(shè)備。連續(xù)裝卸機(jī)械形成了搬運(yùn)機(jī)械的一大類別，斗輪堆取料機(jī)是散貨料場(chǎng)專用堆取設(shè)備。連續(xù)裝卸機(jī)械的采用，大大縮短了裝卸時(shí)間，提高了工作效率，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。如果采用“裝載機(jī)一自卸汽車”系統(tǒng)作業(yè)，裝載機(jī)在鏟入—舉升—旋轉(zhuǎn)—行走—卸載—空轉(zhuǎn)—空行程等一個(gè)作業(yè)循環(huán)中，既要完成取料任務(wù)，又要完成輸送任務(wù)，輔助作業(yè)時(shí)間幾乎占用2/3還多。如熱力發(fā)電廠需要把儲(chǔ)料場(chǎng)的燃料(煤)取走，進(jìn)行磨碎、噴燒；大型港口需要把運(yùn)送來(lái)的某些散料，如礦石、煤炭等裝船、卸船，但是非常耗能費(fèi)力。斗輪取料機(jī)是現(xiàn)代化大型企業(yè)貯運(yùn)料場(chǎng)所必備的設(shè)備之一，是一種高效率連續(xù)作業(yè)的散料裝卸輸送設(shè)備，廣泛應(yīng)用在電廠、港口、礦山、鋼鐵、水泥等重要工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。未來(lái)港口機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)主要涉及自動(dòng)智能化、大型高效化、專業(yè)多用化、環(huán)?；确矫?。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，和全球經(jīng)濟(jì)一體化格局的形成，斗輪取料機(jī)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)已經(jīng)逐步走向成熟，在新技術(shù)新工藝等方面差距正在逐漸地縮小，同時(shí)也將對(duì)港口設(shè)備提出新的要求。二十一世紀(jì)以前生產(chǎn)的堆取料機(jī)仍然采用老式的控制技術(shù)，即使有采用PLC替代繼電器系統(tǒng)的設(shè)備，由于受到早期PLC功能所限，其控制技術(shù)并沒(méi)有全面發(fā)展。斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)能力、作業(yè)效率以及工作可靠性和環(huán)境適應(yīng)性隨著機(jī)電技術(shù)的快速發(fā)展也不斷提高。上個(gè)世紀(jì)早期的堆取料機(jī)的控制系統(tǒng)主要是采用以普通交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繼電器控制技術(shù)，繼電器系統(tǒng)控制復(fù)雜、系統(tǒng)龐大、造價(jià)高、可靠性差、自動(dòng)化程度低、操作性差，全部為單機(jī)手動(dòng)控制。但從制造的設(shè)備水平角度來(lái)講，國(guó)外堆取料機(jī)的設(shè)備可靠性相對(duì)較好。改革開(kāi)放以來(lái)德國(guó)、同本的一些制造商先后多次為中國(guó)的港口、電廠、鋼廠設(shè)計(jì)制造各種類型的斗輪堆取料機(jī)。 inverter。 on the software side, the bucket wheel reclaimer reclaiming technology operation design of the automatic control and manual control of two working modes.Keywords Reclaimer。在硬件方面，以PLC、變頻器、觸摸屏為核心，以現(xiàn)場(chǎng)總線、傳感器等為輔助，對(duì)斗輪機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和管理；在軟件方面，針對(duì)斗輪取料機(jī)的取料工藝等作業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種工作方式。本論文對(duì)斗輪取料機(jī)生產(chǎn)過(guò)程工藝和其控制概況與原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，闡明了斗輪堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理與控制方式，給出了斗輪取料機(jī)工藝過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案，其中懸臂回轉(zhuǎn)和行走電機(jī)采用交流變頻驅(qū)動(dòng)，斗輪機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，懸臂俯仰設(shè)計(jì)成液壓驅(qū)動(dòng)控制。周 次第 1 ～ 4 周第5 ～ 8 周第9 ～ 12 周第 13 ～ 16 周第 17 周應(yīng)完成的內(nèi)容調(diào)研及論證方案硬件電路設(shè)計(jì)軟件編程編程、撰寫說(shuō)明書答辯準(zhǔn)備指導(dǎo)教師：王振臣職稱： 教授 2011年 12 月22日系級(jí)教學(xué)單位審批： 2012 年 3月 2 日 摘要 摘要懸臂式斗輪取料機(jī)是一種重要的機(jī)械，其作為連續(xù)、高效地挖掘散狀物料的大型工業(yè)裝備，主要用于港口、火力發(fā)電廠、冶金和焦化等行業(yè)，裝運(yùn)各種礦石、煤、砂石、焦碳、化工原料等。基本要求在廣泛收集資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體要求為： 主電路設(shè)計(jì)：完成原理設(shè)計(jì)，電器參數(shù)可不選； 控制電路設(shè)計(jì)：完成設(shè)計(jì)原理，具體電器元件可不選； 完成控制部分的軟件編寫：要求編寫具體程序。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）煤港斗輪取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：自動(dòng)化系 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專 業(yè)班 級(jí)工自1班題目題目名稱煤港斗輪取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目性質(zhì)：工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）（ ）；（ ）；（ ）題目類型（ √ ） （ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ √ ） 主要內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容：論證設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路，編制監(jiān)控程序，撰寫論文。設(shè)計(jì)目標(biāo)： 設(shè)計(jì)方案合理、硬件電路無(wú)原則錯(cuò)誤、監(jiān)控程序正確，論文撰寫規(guī)范。參考資料 電氣控制及PLC相關(guān)教材、公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)論文； 電力拖動(dòng)相關(guān)資料，有關(guān)論文； 電力電子變流技術(shù)相關(guān)資料。隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，港口對(duì)設(shè)備的高效率、低能耗等方面的需求耗越來(lái)越明顯。在整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)視。關(guān)鍵詞　取料機(jī)；PLC；變頻器；自動(dòng)控制 AbstractCantilever bucket wheel reclaimer is a kind of important machinery, as a continuous, efficient mining of bulk material, large industrial equipment, mainly used in ports, power plant, metallurgy and coking industry, shipping all kinds of ores, coal, sand, coke, chemical raw materials. With the modernization of the development of industrial technology, the port on the equipment of high efficiency, low energy consumption and other aspects the demand is more and more obvious.In the thesis, I on bucket wheel reclaimer production process and its control situation andprinciple in detail , explained the mechanism of bucket wheel stacker / reclaimer drive principle and control mode, gives the bucket wheel reclaimer process control system principle of design and design scheme.In the aspect of hardware, PLC, inverter, touch screen as the core, based on the field bus, sensor as auxiliary, the bucket to achieve realtime control and management。 PLC。 automatic controlI 目 錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ第1章 緒論 1 課題背景 1 港口裝卸機(jī)械的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 斗輪取料機(jī)的發(fā)展概述 2 2 本課題研究的主要內(nèi)容 4第2章 懸臂式斗輪取料機(jī) 4 斗輪取料機(jī)概述 4 斗輪取料機(jī)生產(chǎn)工藝 4 4 電氣控制系統(tǒng)概述 5 本章小結(jié) 6第3章 斗輪取料機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 設(shè)備基本參數(shù)設(shè)計(jì) 7 斗輪取料機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 回轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 9 俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 斗輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 本章小結(jié) 10第4章 斗輪取料機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 12 斗輪取料機(jī)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 斗輪取料機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 15 16 17 18 18 19 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 20 22 22 22 23第5章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 24 程序編制軟件 24 功能編程 24 各機(jī)構(gòu)控制程序設(shè)計(jì) 25 本章小結(jié) 32第6章 斗輪取料機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 監(jiān)控系統(tǒng)功能說(shuō)明 33 33 本章小結(jié) 34結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36致謝 38附錄1 39附錄2 45附錄3 51附錄4 55附錄5 81III第1章 緒論第1章緒論 課題背景 港口機(jī)械的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)際上有代表性的斗輪堆取料機(jī)制造廠商主要在歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)，主要有德國(guó)的KRUPP公司，日本的三菱公司，奧地利的奧鋼聯(lián)公司等。六十年代我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的第一臺(tái)斗輪堆取料機(jī)獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國(guó)家中大技術(shù)裝備一等獎(jiǎng)，這標(biāo)志著我國(guó)有了自己的大型散料輸送設(shè)備的制造能力。國(guó)內(nèi)斗輪堆取料機(jī)的制造商主要有大連重工?起重、哈爾濱重型、長(zhǎng)春電力、振華港機(jī)、華電、長(zhǎng)春發(fā)電等。對(duì)國(guó)際而言，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，帶動(dòng)了各行各業(yè)的技術(shù)革新，隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量以及精度要求越來(lái)越高，自動(dòng)化生產(chǎn)方式越來(lái)越多地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。而我國(guó)由于斗輪堆取料機(jī)是應(yīng)用于特殊企業(yè)的專用設(shè)備，受企業(yè)需求和設(shè)備成本的影響，其控制技術(shù)發(fā)展緩慢。近幾年，一部分對(duì)設(shè)備性能要求高的企業(yè)，從國(guó)外技術(shù)領(lǐng)先的公司采購(gòu)設(shè)備，從而加大了企業(yè)的投資成本。運(yùn)用現(xiàn)代科技、新工藝，實(shí)現(xiàn)港口裝卸機(jī)械的現(xiàn)代化，已經(jīng)成為港口行業(yè)適應(yīng)物流發(fā)展的必然趨勢(shì)。雖然目前，我國(guó)的煤港裝卸機(jī)械自動(dòng)化水平基本已于國(guó)際接軌，但由于技術(shù)水平的限制，還存在一些問(wèn)題，如技術(shù)發(fā)展不平衡、高新技術(shù)發(fā)展有待加強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量有待進(jìn)一步提高等。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，需要對(duì)一些散料進(jìn)行裝卸。斗輪挖掘機(jī)等采挖的礦物和廢棄物要運(yùn)到儲(chǔ)存場(chǎng)或排到排土場(chǎng)等。自卸汽車載重量受到限制，往返路程多，工作效率很低，滿足不了電廠發(fā)電的用煤需求。在功率相同的情況下，~。斗輪堆取料機(jī)主要用于散料的堆存、挖取和均料。斗輪取料機(jī)工作效率高，可節(jié)省大量勞動(dòng)力、改善勞動(dòng)條件，因此被國(guó)內(nèi)外廣泛采用。國(guó)家加大對(duì)港口、鋼廠、電廠等重要企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入。國(guó)內(nèi)斗輪取料機(jī)的發(fā)展在近五六年里十分迅速，尤其受國(guó)民經(jīng)濟(jì)固定資產(chǎn)投資加速的影響，國(guó)內(nèi)的需求量增長(zhǎng)比較大，是近十幾年來(lái)所少有的，主要表現(xiàn)在港口、電廠、鋼鐵企業(yè)的煤炭和鐵礦石的料場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，能源、原材料工業(yè)的發(fā)展也給斗輪取料機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了十分良好的市場(chǎng)環(huán)境。國(guó)內(nèi)斗輪取料機(jī)無(wú)論在產(chǎn)量上還是質(zhì)量上都有了非常大的提高，近五年新增斗輪機(jī)的總和幾乎達(dá)到之前所制造的斗輪機(jī)數(shù)量的總和。 本課題研究的主要內(nèi)容本文以懸臂式斗輪取料機(jī)生產(chǎn)過(guò)程為背景，闡述各機(jī)構(gòu)優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)控制方式，對(duì)其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括取料機(jī)的行走回轉(zhuǎn)變幅系統(tǒng)設(shè)計(jì)、斗輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、取料機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)與保護(hù)等，涉及到PLC編程、觸摸屏監(jiān)控、變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)速[1]、現(xiàn)狀總線通訊等技術(shù)[2]。3第2章 懸臂式斗輪取料機(jī)第2章 懸臂式斗輪取料機(jī) 斗輪取料機(jī)概述煤港斗輪取料機(jī)選用懸臂式，為軌式裝卸機(jī)械。在煤港，生產(chǎn)工藝主要分為運(yùn)輸，經(jīng)由翻車、堆料工序卸料，再由取料機(jī)完成取料作業(yè)，經(jīng)皮帶機(jī)、裝船機(jī)實(shí)現(xiàn)裝船工序。 斗輪堆取料機(jī)能能把貯料場(chǎng)的物料按一定的取料工藝取走，運(yùn)送到用料場(chǎng)所，即完成取料作業(yè)[3]。斗輪堆取料機(jī)最常用的工藝流程有：①翻車機(jī)卸車—帶式輸送機(jī)系統(tǒng)—斗輪堆取料機(jī)堆料到料場(chǎng)；斗輪堆取料機(jī)取料—帶式輸送機(jī)系統(tǒng) —電廠配煤倉(cāng)；②翻車機(jī)卸車—帶式輸送機(jī)系統(tǒng) —斗輪堆取料機(jī)堆料到料場(chǎng)；斗輪堆取料機(jī)取料—帶式輸送機(jī)系統(tǒng)一裝船機(jī)裝船；③卸船機(jī)卸船—帶式輸送機(jī)系統(tǒng)—斗輪堆取料機(jī)堆料到料場(chǎng)；斗輪堆取料機(jī)取料—帶式輸送機(jī)系統(tǒng)—裝火車系統(tǒng)裝車。取料作業(yè)要求，斗輪堆取料機(jī)在取料時(shí)以回轉(zhuǎn)為主的分層取料。如此反復(fù)達(dá)到連續(xù)取料的目的。機(jī)上皮帶機(jī)雙向運(yùn)行，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)采用連續(xù)調(diào)速功能。 取料機(jī)的供電方式采用6000V電壓通過(guò)扁電纜上機(jī)，通過(guò)機(jī)上控制室安裝6KV/。這種形式的電纜卷筒主要以力矩電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。 大車行走機(jī)構(gòu)設(shè)有12太交流電動(dòng)機(jī)，由變頻器驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電機(jī)設(shè)置獨(dú)立的制動(dòng)器，變頻器與中控室的控制手柄之間有連接，用于實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退快換擋?；剞D(zhuǎn)調(diào)速方式為無(wú)極調(diào)速。取料機(jī)的皮帶設(shè)置在旋臂上用以輸送物料并帶有皮帶制動(dòng)器，由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；懸臂俯仰機(jī)構(gòu)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制，液壓俯仰油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，俯仰范圍設(shè)有行程開(kāi)關(guān)加以限制。斗輪選用無(wú)格式結(jié)構(gòu)，即鏟斗沒(méi)有斗底，靠自重滑落。 表2—1斗輪取料機(jī)主要裝置功能序號(hào)名稱驅(qū)動(dòng)方式功能1走行機(jī)構(gòu)變頻驅(qū)動(dòng)完成大車沿軌道方向運(yùn)行功能2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻驅(qū)動(dòng)完成懸臂斗輪機(jī)構(gòu)水平方向移動(dòng)3斗輪機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)完成將物料從料場(chǎng)取出功