毕业论文正版论文--基于PLC的港口散货运输中央控制系统的设计.doc
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1、基于PLC的港口散货运输中央控制系统的设计目录摘要4第一章 港口机械概述 5 1.1 港口机械的分类 5 1.1.1 散货装船机 .5 1.1.2 输送皮带机.5 1.1.3 散货卸船机.6 1.1.4 其他辅助性设备.7 1.2 港口机械的作用8 1.3 港口机械的发展 8第二章 港口装卸系统的设计 .9 2.1 系统设计要求.9 2.2 皮带机电气控制系统设计 10 2.3 装船机电气控制系统设计 10 2.4 卸船机电气控制系统设计 11 2.4.1 旋转机构设计 .11 2.4.2 变幅机构设计.11 2.4.3 行走机构设计 11 2.4.4 悬臂皮带机设计 .11 2.4.5 臂端
2、取料机设计11第三章 PLC中央控制系统设计 11 3.1 港口散货运输系统流程设计.12 3.1.1 装船流程设计.12 3.1.2 卸船流程设计 .12 3.1.3 卸船机装船机流程设计.12 3.2 流程控制要求及控制面板设计 .13 3.3 I/O地址分配和PLC选型14 3.4 PLC梯形图.15 3.5 程序调试 .15卸船机电气元件明细表.16致谢与总结.17主要参考文献资料 .18毕业论文附件.19摘要港口机械设备是构成物流系统的重要要素,担负着散货运输作业的各项任务.它的技术水平是现代化技术的重要标志之一. 科技的发展朝着自动化、集成化、智能化方向发展.在大型散料码头上得到广
3、泛的应用。此次我们的设计的正是围绕港口散货运输的中央控制而展开的.而我们设计是基于PLC的中央控制系统设计,这对于传统的物流方法有了更进一步的提高和创新。同时也在很大程度上降低了劳动强度,对提高生产力和生产效益也有很大的提高。此次设计主要是针对了港口机械中的装船机、卸船机、皮带机的电气控制设计和港口作业流程的设计.还包括PLC的选型、I/O口设置、编程等. 关键词:港口散货运输 中央控制 装船机 卸船机 皮带机 PLC第一章 港口机械概述随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进,现代物流业也时入一个崭新的发展阶段。物流机械设备在现代化生产中应用的范围越来越广,如何从中取得明显效益已经受到专家
4、、学者和企业家们重视。甚至有人把从物流中所得利润比作“第三利润源泉”,是企业寻求成本优势和差别化优势的视角。是企业发展的新挑战。本章将对港口机械的分类、作用、未来发展方向作具体的介绍。1.1 港口机械的分类 港口机械的主要构成包括以下几个方面: (1)、散货装船机 (2)、输送皮带机:1.卸船皮带机 2.装船皮带机 (3)、散货卸船机 (4)、其他辅助性设备 1.1.1 散货装船机 装船机是散料装船码头的重要设备.由地面皮带机送来的物料经过装船机装船.装船机是一种大型机械.它与后方输送机系统相衔接.散货装船机主要构成由变幅机构、伸缩机构、旋转机构、悬臂皮带机组成.悬臂皮带机的带宽、带速决定于散
5、货装船机的生产率.由于我们国运输散货的船型不是很大(沿海主要为1305万吨级).且考虑到堆料场供料的速度和国产橡胶输送皮带机的产品规格,装船机的生产率不宜取得过高.目前我国大型煤炭装船机有生产率为6000t/h(秦皇岛港)和3000t/h(连云港)的机型,但大多数装船机的生产率为5002500t/h ,带宽一般为10001400mm,带速2.53.5m/s.在使用中为满足船舱的位置要求,分别调整行走装置,旋转机构,俯仰装置,伸缩溜斗的长度,以满足实际的需要.连续散货装船机通常不能独立作业,必须与地面皮带机配合作业.此外,单独的某一机构亦不能单独完成作业,因为散货装船机的各个装置机构必须相互配合
6、才能顺利地完成装船作业.按货种可分为煤炭装船机、矿石装船机等;按整机特点可分为固定式、移动式和浮式;按机构的性能特点不同又可分为转盘式、弧线摆动式和直线摆动式等不同机型.其中转盘式常固定装设在码头前沿墩座或内河的墩柱上,如果港口的水位变化大,也常将转盘式或弧线摆动式装船机安装在趸船上成为浮式装船机.不论哪种散货装船机.虽然构造上有所不同,但工作原理都相差无几.根据现实情况和手上的原始资料,我们此次设计所选的散货装船机是固定在港口(或码头)的墩柱式散货装船机. 1.1.2 输送皮带机皮带机是一种高效连续的带式运输机,长度从几米到上千米.皮带运输机主要由驱动装置、输送带、支承托辊、制动装置、张紧装
7、置、改向装置、装载装置、卸载装置、清扫装置九个部分组成.皮带运输机的皮带宽度在500mm-2400mm,皮带的槽角通常选30度或35度.根据不同的输送能力与物料种类选取不同的皮带宽度和带速.带式输送皮带机按安装方式不同分为固定式输送皮带机和移动式输送皮带机两种.皮带机包括卸船皮带机和装船皮带机 ,但其工作原理都大致相同,只是运行顺序不一样。在此不作具体深入介绍。输送带既是承载货物的构件,又是传递牵引力的牵引构件,依靠输送带与滚筒之间的摩擦力平稳地进行驱动。输送带绕过驱动滚筒和张紧滚筒,并支承在许多托辊上。工作时,由电动机通过减速装置使驱动滚筒转动,依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带运动,
8、货物随输送带运送到卸载地点。根据实际情况需要,本次设计选用的输送皮带机是固定式输送皮带机.1.1.3 散货卸船机 散货卸船机于散货装船这两个环节相比,卸船远比装船要困难得多。我国是个煤炭大国,但南北地区经济发展与资源分布在地域上得不平衡决定了我国北煤南运得格局,而目前我国沿海港口散货装船机能力远大于卸船能力,散货卸船已明显地成为我国散货运输过程中的薄弱环节。因此今后一段时间内必须较多增添散货卸船机来提高港口的散货卸船能力。 散货卸船机是根据船型和各种货种卸船作业特点而设计的多动作专用机械,有周期式和连续式两类。长期以来,散货卸船的传统机械是周期性动作的各类抓头起重机和抓斗卸船机,对散粮卸船,有
9、的港口采用气力卸船机。近年来,随着机械式连续卸船机的发展,现在已有更多型式的卸船机可供港口选用.大致上可分为移动式和浮式. 移动式即是把整机安装在岸上的轨道上,因此它可以沿着轨道行走,装有输送装置的臂架可以升向船舶货仓上方,臂架可旋转和变幅.臂架端部的提升机构和取料机构根据卸船需要还设有伸缩、旋转、摆动等机构.连续卸船机分类按提升物料的装置不同可分为:链斗式卸船机、悬链式链斗卸船机、双带式卸船、波形挡边式卸船机、螺旋式卸船机、斗轮式卸船机、埋刮板式卸船机、绳斗式卸船机等. 此次设计所选的散货卸船机是链斗式卸船机(如下图示).由于该机具有生产效率高、自重轻、能耗低、对环境污染小、对货物的适应性强
10、等优点,所以在港口散货运输中所用的卸船机中使用率较高. 图1-1 L型链斗式卸船机示意图链斗式卸船机由旋转、变幅、行走、取料、输送这五个部分组成。下面将会对这五个组成部分作进一步介绍。、旋转机构 旋转机构的结构型式很多,但卸船机通常都用行星齿轮作为旋转驱动元件,也就是在旋转部分的下面设置一个大齿圈,大齿圈与起重机的固定部分相连,当原动机经减速传功装置驱动行星齿轮转动时,与大齿圈啮合的行星齿轮就绕大齿圈作行星运动,从而实现卸船机旋转部分的转动。行星齿轮与大齿圈可设计为外啮合式或内啮合式。内啮合式的齿因具有较大的承载能力,但其布置和加工工艺较为困难。当齿圈直径太大加工有困难时,可采用针齿圈(柱销齿
11、圈)来代替。为了驱动卸船机的旋转部分,并满足能够安全低速正、反向旋转和能够平稳地制动、停止等卸船机对旋转运动的各种要求,作为旋转机构的驱动装置,除了原动机以外,还要有传动装置、旋转驱动元件、制动以及过载保护等装置。 、变幅机构 变幅机构按工作特点可分为非工作性变幅机和工作性变幅机两类,而散货装卸船港口所用的卸船机通常采用非工作性变幅的。因此只作非工作性变幅机的介绍。 最常见的非工作性变幅机构是由钢丝绳牵引的简单直臂架摆动系统。臂架下端铰接在卸船机旋转平台上,上端即由变幅钢丝绳牵引着,借助变幅钢丝绳的牵引,臂架绕其下端铰轴作铅垂面内摆动,从而实现变幅。这种变幅系统的臂架结构简单、重量轻、臂架可放
12、至最低位置,使卸船机在运行时的外形高度降低,通过性能好,故被广泛用于流动式起重机中。非工作性变幅机构由于变幅次数少,变幅时间长短对卸船机的生产力影响不大。为减小变幅机构所需的驱动功率,般都采用结构较简单、自重较轻的臂架和较低的变幅速度。非工作性变幅机构的变幅速度常以臂架由最大幅度变到最小幅度所需的时间为指标。 、行走机构 行走机构是用来支承和移动起重机的机构。大多数卸船机都采用非工作性的行走机构,用来调整起重机的工作位置,改换工作地点,以扩大服务面积,提高装卸效率。其驱动型式有集中驱动与分别驱动两种。集中驱动是由一台电机通过传动装置驱动所有的主动轮。分别驱动是由几台电机分别驱动,每台电机驱动一
13、只主动轮或一条门腿下的两只主动轮。它结构简单、布置方便,在门座起重机和装卸桥、龙门起重机、桥式起重机的大车运行机构上均获得广泛的应用。 、取料机构在链斗式卸船机的取料机构通常采用机头取料与垂直提升为一体的L型取料提升装置.卸船作业时取料靠底部水平链斗爬行进行取料,然后散货通过垂直提升机(螺旋导料槽)输送到臂架输送皮带机,再经中心漏斗和卸船机将散货送到堆料场. 、输送机构输送装置与输送皮带机同样也是采用胶带式皮带机.在各种连续输送机中,它的生产率最高,输送距离最长,工作平稳可靠,能量消耗少,自重轻,噪声小,操作管理容易,是最适于在水平或接近水平的倾斜方向上连续输送散伙和小型件货的输送机,但它运送
14、粉末状物料时容易扬起粉尘,特别是在装卸料点和两台带式输送机的连接处。这时,需采取防尘措施。1.1.4 其他辅助性设备 散货堆料场机械和装卸车机械也是港口机械的组成部分.为配合卸船输送皮带机把散料堆堆存放或将堆料场的散货供给出场的装船输送皮带机,通常采用散货堆场专用机械.按用途可分为堆料机、取料机和堆取料机. 堆场机是与进入堆料场的卸船皮输送皮带机的端部的固定带式输送机配合使用,专供堆料的机械.按结构可分为单臂式和双臂式;按货种可分为堆煤机、堆矿机等.它们都包括堆料部分和尾车部分. 取料机是使散货从堆料场运出的机械,目前采用斗轮取料机从堆料场向地面输送机供料或取料装车;采用螺旋喂料机(有时可用推
15、土机等)在堆料场上给坑道输送机供料.一般取料机由取料和送料两部分组成. 斗轮堆取料机是兼有堆料和取料两种性能的大型高效率连续式机械,但堆取料作业不能同时进行.它主要由斗轮取料机构、悬臂胶带输送机、运行机构、旋转机构、变幅机构和尾车架等部分组成.1.2 港口机械的作用 随着改革开放的发展,世界经济的持续发展以及科学技术的突飞猛进.现代物流也迈入了一个新的台阶.物流机械设备也将面临着全新的挑战与发展. 当今企业都注重产品的质量及销售量,在运输方面往往考虑得比较少.然而,据相关调查结果表明:一个产品的整个生产过程中,加工和制造的时间所点的比例远远不及用于储存、装卸、入库等待加工、输送所花的时间.而且
16、目前企业的发展方向并不注重在加工制造这一方面,而是花更多的金钱和技术往质量及产品效益方面.而物料的运输、储存、过程中存在很大的经济效益.可以说未所带来的经济效益沿未大规模发掘.若在这一过程中多花功夫.这必定是未来企业寻求成本优势和差别化优势的全新视角,是企业发展的新战略.新思路. 港口机械目的是实现物资的运输,在保证物料运输顺利进行的前提条件下,实现各种环节的合理衔接,并取得最佳的经济效益。传统的物流系统大部分是靠手工或半机械化为主,生产效率低,工人劳动强度高.在信息方面也是比较落后.而我们此次的设计正是为了一改传统做法,将我们所学的知识与现实情况相结合来完成任务.通过设计使港口机械达到半自动
17、化水平.为国民经济建设作出一点贡献.港口机械是现代港口不可缺少的设备.随着生产的发展,人民消费水平的提高和经济的全球合作化.从而导致港口货运量也急剧增长.所以合理地运用港口机械,对于提高我国经济建设有着至关重要作用:(一) 、大大减轻工人劳动强度及提高作业效益.(二)、加快装卸时间和减短船舶停靠岸时间,从而缩短了物料的发货时间.(三)、可以降低装卸成本,减少不必要的损失,提高物料质量,提高经济效益.(四)、为将来建立程序化、信息化、自动化的现代港口创造条件. 当然,港口机械的作用远不止这些,要想发挥更佳作用还需要更多的先进技术和管理.1.3 港口机械的发展 自从八十年代改革开放以来,中国经济迅
18、速发展,一大批港口.电厂相继建成并投入使用.许多国家许多国家重点工程引进了国外的先进技术和设备。相继建成秦皇岛港、日照港,青岛前湾港、连云港、宁波港、天津港、黄骅港、广州新沙港、广州西基港、湛江港、上海港、宝钢等大型散装物料装卸港口。在过去的20年里,带式输送机研究在世界范围内有了重大的发展。伴随着现代计算机的应用,许多工程技术人员已经研制出了新的产品,同时理解了有关运输的物理过程。这些散货港口的主要装卸货物为煤炭或铁矿石。大量的老电厂已不再使用推土机、装卸桥、叉车等低效率的输送设备,新建电厂已全部采用高效连续运输设备。国内用户采用进口及合作制造等多种方式使用国外先进设备。国产部分设备还出口到
19、其它国家。散料机械设备有了长足的进步。大量的国外公司加入到中国的基本建设中。在此期间,相继引进了德国、荷兰、美国、日本、法国、英国等国家的大型设备。主要有大型抓斗岸桥、斗轮堆取料机、大型装船机以及整个散货装卸系统,同时也促进了国内的此类设备的设计水平制造水平.随着全球经济的增长,带式输送机技术已成为当代科学发展的前沿之一.当今世界需要设计和生产“环保”型输送机,要求输送量超过10000th,并且要节约能量。输送机技术进步的一个重要特点是基础研究发展为应用技术.进而实现商业化.为了适应货运量增长和船舶大型化对加速装卸的迫切需要,特别是大型的专业化码头,港口装卸机械正向着高效,大型的方向发展。当今
20、世界电子信息技术的发展达到空前规模,而港口机械的控制未来也必然是趋向这个方向.第二章 港口装卸系统的设计根据机械的类型,有装船机、装船皮带机、卸船皮带机、卸船机,我们根据它们的具体工作流程和特点,从而设计它们各自的主电路及其控制电路。2.1 系统设计要求(一) 、输送皮带机的设计要求 1、根据港口机械的作业流程和电气传动控制系统的设计原理,设计各皮带机的主电路和控制电路原理图、接线图.其中,包括装船作业的四条皮带机和卸船作业的四条皮带机. 2、根据课题原始资料和设计思想,以及电气控制元器件的有关产品样本,对每条皮带机的容量进行计算(计算方法和原理参考电气控制教材和手册),并选定各空气开关、接触
21、器、热继电器和限位保护开关的型号和规格. (二)、装船机的设计要求 1、根据装船机的作业流程,确定该系统由皮带机、变幅机构和旋转机构三部分组成. 2、各个机构的主电路和控制电路原理图、接线图设计.设计要以有关电气标准规范和起重机设计规范电气控制部分为依据. 3、根据课题原始资料和设计思想,以及电气控制元器件的有关产品样本,对各个机构电动机的容量进行计算(计算方法和原理图参考有关电气控制教材和手册),并选定各空气开关、接触器、热继电器和限位保护开关的型号和规格.(三)、卸船机的设计要求 1、根据卸船机作业流程,确定该系统由皮带机、变幅机构、旋转机构和大车行走机构四部分组成. 2、各个机构的主电路
22、和控制电路原理图、接线图设计.设计要以有关电气标准规范和起重机设计规范电气控制部分为依据. 3、根据课题原始资料和设计思想,以及电气控制元器件的有关产品样本,对各个机构电动机的容量进行计算(计算方法和原理参考有关电气控制教材和手册),并选定各空气开关、接触器、热继电器和限位保护开关的型号和规格.(四)、港口作业流程设计要求1、根据课题原始资料和设计思想,规划港口作业需求,并设计整体作业流程由两部分组成,即:装船流程和卸船淤积.2、根据港口作业流程,整定装船流程的参数,包括四条装船皮带机的启、制动动作的时间和动作时序、装船机各机构的启、制动动作的时间和动作的顺序.3、根据港口作业流程,整定卸船流
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