摘 要

21世纪以来，物流行业正在不断且快速地发展，而航运作为物流中重要的一个环节，其承担的运输压力也越来越大，将目前港口所拥有的大型机械用于培养驾驶员的成本太高，因此我们需要一个模拟系统来完成培训驾驶员的目的。

本文所涉及的起重机机构为起升机构，通过对起升机构的分析与研究，设计了综合模拟系统的电气系统。论文重点对电气系统的变频器与PLC两部分进行介绍、分析以及选型。结合实际需求，完成对起升机构模拟系统的电气系统的设计。设计出的模拟系统可通过联动台对系统进行操作。

关键词：PLC、变频器、模拟系统、电气系统

Abstract

Since the 21st century,the development of logistics industry is continuous and rapid.As a important part of the logistics,shipping bear the transportation pressure which is more and more big.The port has large machinery for training drivers of cost is too high.So we need to a simulation system to accomplish the purpose of driver training.

In this paper,we study the hoisting mechanism of the crane mechanism.Through the analysis and research of the hoisting mechanism,the electrical system of the integrated simulation system is designed.This paper focuses on the electrical system of the inverter and PLC two parts of the introduction,analysis and selection.According to the actual demand,the design of the electrical system of the simulation system of the hoisting mechanism is completed.The designed simulation system can be operated by the linkage platform.

Key Words：PLC、inverter、simulation system、electrical system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本文选题的研究意义 1

1.2 本文选题的发展现状以及国内外相关动态 1

1.3 本文主要的研究内容 1

第2章 门座式起重机的综合概述 2

2.1 门座式起重机的概述 2

2.2 门座式起重机起升机构的特性分析 2

2.2.1 起升机构的组成 2

2.2.2 起升机构的功能 3

2.2.3 起升机构的工作原理 3

2.3 本章小结 4

第3章 门座式起重机综合模拟系统电气系统（起升机构）的设计方案 5

3.1系统的总体设计 5

3.1.1 系统的任务与要求 5

3.1.2 系统的功能与结构 5

3.1.3 系统的工作原理 6

3.2 起升机构的变频器部分的设计方案 6

3.2.1 交流变频调速原理及特性 6

3.2.2 三相异步电动机与变频器的选型 8

3.3 起升机构PLC控制部分的设计方案 9

3.3.1 PLC控制原理及特性 9

3.3.2 PLC的选型 11

3.4 电气系统辅助元件的设计方案 12

3.4.1 DC24V电源盒 12

3.4.2 AC380V/240V变压器 12

3.4.3 热继电器 12

3.4.4 空气开关 12

3.4.5 主令控制器 12

3.5 电路图设计 13

3.6 PLC的编程与梯形图设计 13

3.7 联动台设计 15

3.8 本章小结 16

第4章 门座式起重机综合模拟系统的实际应用 17

4.1 系统的实际应用表现 17

4.2 模拟系统与实际机械设备的区别 19

4.3 系统实际应用中的不足和改进意见 19

4.3.1 模拟系统的不足 19

4.3.2 模拟系统的改进意见 19

第5章 总结及展望 21

第6章 经济性分析 22

参考文献 23

附 录 24

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 本文选题的研究意义

门座式起重机作为港口装卸作业中的重型机械，也是港口装卸作业中应用较为广泛的机械，门座起重机由起升、回转、变幅和运行四大机构组成。桥架通过两边支腿支承在地面轨道或地基上的臂架型起重机，其下方能够通过铁路车辆或者其余地面运载车辆。在其门形座架上装有可转动的起重装置。

随着社会发展，人民生活水平逐渐提高，物料装卸和人员的运输量就愈大，如何在越短的停泊时间内达到更快的装卸效率成为了港口所需要解决的问题，因此生产率为其重要的指标。而培养一位拥有娴熟技术的操作人员对问题的解决是起决定性作用的。而传统培训模式，需老师傅带徒弟学习并操作，而利用实际机器操作，不仅占用了资源，也存在着安全隐患。

而如今，可以通过港口起重机的模拟系统，以实现训练员工操作能力的提升，这可大大降低训练成本，提高训练的质量。如今我们倡导的是节约型社会，若使用模拟系统，则可实现节约能源的目的，并且可以避免因操作大型机械的失误造成的事故。在传统训练中，受训人员往往只有有限的时间和训练次数，而使用模拟系统，则可以根据需要来进行有针对性的、多次的训练。

1.2 本文选题的发展现状以及国内外相关动态

从上个世纪80年代以来，随着计算机技术的发展，发达国家特别是以美国为代表的仿真技术己经从研究阶段发展到了应用阶段，并且从军事、航空航天等领域发展到了民用领域。利用仿真技术进行大型机械设备的操作培训，装卸设备方面就有多种仿真训练器。其有着很多优点，如，功能性强，能够实现对多种设备的模拟，以满足全方面培训的要求，但也有着价格昂贵的缺点，并且如一味依靠国外专利技术，不利于中国的仿真技术的发展。是以我们国内十分看重仿真器的研究，并投入大量的人力与财力。

1.3 本文主要的研究内容

通过对港口起重机的起升机构的分析，并对模拟系统的相应要求的了解之后， 进行港口起重机综合模拟系统电气系统（起升机构）的设计。相关操作人员可通过该套模拟系统来熟悉门机装卸的操作过程。

第2章 门座式起重机的综合概述