摘 要

伴随着国际贸易的全球化发展的大趋势，当前集装箱运输业的发展成为了远洋运输的主力，使得对集装箱的港口设备研究成为各个地方的热点，而集装箱吊具成为集装箱装卸中必需的工具之一，对于集装箱吊具合理的设计及控制能因有效的提高集装箱的装卸效率，因此对于综合集装箱吊具电气控制系统的研究，具有重要的应用价值。

本文先是对于集装箱运输的发展及前景进行了分析，明确集装箱吊具发展需求，收集了现有集装箱吊具的资料，对各个吊具的技术特点进行分析，以综合集装箱吊具的电气控制系统为研究对象，重点对于综合集装箱吊具电气控制系统的组成、工作原理进行详细阐述，在此基础上合理设计吊具中各个机构的控制过程，选择容量大小合适的PLC型号，以电机、液压缸等作为动力装置，实现综合集装箱吊具的电气控制系统。

关键词：集装箱，吊具，电气控制

Abstract

With the trend of international trade development of globalization and the rapid development of the railway container transport has become main ocean transportation, the container port equipment research has become a hot and container spreader become one of the tools required for loading and unloading containers for container spreader design of control can be due to effectively improve the container loading and unloading efficiency, so for comprehensive container crane electrical control system research has important application value.

This article first carried on the analysis regarding the development and Prospect of container transportation, clear container spreader development needs, a collection of existing container spreader, the technical characteristics of each sling were analyzed, with integrated container spreader of the electrical control system as the research object, focus on comprehensive container crane electrical control system composition and working principle are described in detail, on the basis of reasonable design of control process of spreader in the various agencies, size appropriate PLC model selection, to motor and hydraulic cylinder as the power device, electrical control system of comprehensive collection container spreader.

Key Words： container，spreader, electrical control

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究目的及意义 2

1.4 课题主要研究内容 2

第2章 集装箱吊具的总体简介 3

2.1集装箱吊具的机械结构 3

2.2集装箱吊具的分类及技术特点 3

2.3 综合集装箱吊具的结构 4

2.4 本章小结 5

第3章 综合集装箱吊具电气控制系统总体设计 6

3.1综合集装箱吊具的工作原理 6

3.2 行程（限位）保护 6

3.3 吊具电气控制系统组成 6

3.4 吊具电气控制要求 7

3.5 本章小结 7

第4章 综合集装箱吊具电气控制系统的方案设计 8

4.1 PLC的基本结构 8

4.2 PLC的应用 8

4.3 PLC电源及硬件构成 9

4.3.1 PLC电源 9

4.3.2 PLC硬件配置构成 9

4.4综合集装箱吊具的PLC控制线路设计 10

4.4.1 PLC工作原理及特点 10

4.4.2 PLC的主要特点有以下几个方面 10

4.4.3 PLC输入输出接口(I/O单元) 11

4.4.4 PLC控制系统的开发步骤 11

4.4.5 PLC型号选取 12

4.4.6 PLC输入/输出地址表 12

4.4.7 PLC输入输出电路 14

4.5 PLC的软件控制 15

4.5.1 CX．Programmer概述 15

4.5.2梯形图 16

4.5.3 综合集装箱吊具工况模拟 21

4.6 小结 24

第5章 经济性分析 25

第6章 总结 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

在经过了50多年的世界和平中，国际贸易发展拥有了空前的好条件。为了兴隆经济，每个国家都不能排除的要发展各国之间贸易，但是开展国际贸易不能与跨海洋输送分开。因此作为一个世界研究课题，我们要专注于高效，小成本，具备可靠安全性的运输方式。在这个世纪50年代中期，一种将货物装在特质箱子内在至于船上的运输方式，这种运输方式逐渐浮出水面，呈现到大家面前，这对传统的用舱口式货物运输件杂货来说成为了一次挑战。在将近50多年的时间里，经过众多有名望有知识的人的努力，这种运输方式逐步趋于完善。他的良好的前景促成了一场人们对于运输的改革，正在改变并将继改变装卸工艺装卸技术等的传统格局，使全世界各个国的国际化贸易往来得到了很大的发展，为促进全球经济一体化贡献了重大意义。

集装箱运输自上世纪五十年代前半期开始，八十年代左右在工业发达国家得到

迅速发展，到现在集装箱运输事业在全球货运中占有及其重要的地位，并且各国还在继

续努力的发展。集装箱运输与传统方式相比具有如下优点:1.最有效地提高了件杂货的装卸效率2.保证了货物在运输过程中的安全，防止货物被盗，大幅度减少甚至消灭了货损货差3.船舶装卸实现全天候作业4.充分利用了堆存货场面积和空间，基本消除了仓库5.集装箱可重复使用6实现了门到门的运送货物7.大大降低了运输成本8.缩短了货物运输时间。由于上述诸多的优越条件使得集装箱贸易快速发展，国际贸易量的95%通过港口和海运业承担，并且平均增长率也在稳步上身，随着集装箱运输业的发展，与之配套的装卸机械也得到了很大的发展，有集装箱龙门起重机、集装箱正面吊、集装箱叉车、岸边集装箱桥吊等。为了提高甚至匹配高效的集装箱运输业，不得对于各个集装箱装卸机械进行系统研究，使其具有卸船效率高、自动化程度高、可靠性高等特点，而在这其中对集装箱直接起吊和固定的吊具控制就显得尤为重要。

1.2 国内外研究现状

随着集装箱运输在运输界的高速发展，对集装箱吊具的要求不仅只是满足装卸车辆和堆场作业的需要，而且还应该能够满足装卸船上集装箱的需要，这就要求吊具能在工作过程中纵横两方向倾斜和水平偏转来起吊集装箱，同时集装性吊具还应该能自由伸缩进行装卸20英尺和40 英尺的集装箱。集装箱装卸机械经过近几十年的发展，其规格、数量和机型越来越多；另外，集装箱装卸机械在速度、性能和效率以及电气传动技术方面得到不断地发展、提高和改进。以我国主要集装箱码头所装备的机械为例，为适应集装箱运输船舶的标准化、大型化、加快周转、缩短船期，集装箱装卸机械在起重量、外伸距和起升高度方面都有了较大的变化，运行参数也有了极大的提高。但是由于我国集装箱运输业起步较晚，目前仍然还处于摸索阶段，尤其是在集装箱吊具的倾斜装置、伸缩和偏转装置的关键部件方面，不仅机构设计笨重、性能较差差，而且十分不易更换及维修，严重影响集装箱装卸效率的提高。而目前在集装箱机械的制造厂家中，上海振华当属一流，其产品远销国外，还有像大连的大起大重和国外的诺尔公司都是比较不错的。在控制方面从原始的人为操控的机械传动逐渐发展为断路器继电器控制，再到只需进行程序编写的PLC控制。像我们平常所接触的三菱，欧姆龙，西门子都具有自身优势且美名远扬的，他们的更新也是日新月异，从半自动电控有着成为全自动的发展趋势。

1.3 研究目的及意义

集装箱运输将货物装在集装箱内，以集装箱为货物单元进行装卸和运输，它减少了运输环节，通过综合利用铁路、公路、水路和航空等多种运输方式，实现了“门到门”的运输它具备确保货物质量、提高运输效率等好处，因此它的发展日新月异，而随着国际集装箱运输的高速发展，带动了铁路和公路建设，并使铁路、公路、船舶及航空运输向国际化靠拢；也带动了与之相关的运输工具的科技革命与发展。当前集装箱运输的快速发展成为海洋运输的主力，为适应集装箱运输船舶的大型化、特别是超巴拿马船型的发展，对集装箱的港口设备提出了更高的技术要求，使得对岸边集装箱起重机研究成为热点，而在码头集装箱起重设备中，吊具是集装箱起重机的关键部件，也是集装箱装卸中必需的工具之一，吊具的安全性与可靠性，直接影响着起重机的正常工作，同时为了提高整个集装箱专用作业线的生产率，关于岸边集装箱吊具电气控制系统的研究，具有重要的应用价值。

1.4 课题主要研究内容

课题的主要研究内容是：介绍集装箱运输及集装箱吊具发展现状及前景；论述各个不同吊具的技术特点，并根据其经济性及使用效率特点选出具有较大优势的综合集装箱吊具；简介综合集装箱吊具的总体其中包括吊具的结构与机构；分析综合集装箱吊具的电气控制系统如吊具控制系统的组成，控制方案的设计；介绍电气控制系统核心PLC，根据其设计原理实现整个集装箱吊具的控制系统。

第2章 集装箱吊具的总体简介

2.1集装箱吊具的机械结构

集装箱吊具是装卸集装箱的专用吊具，它是由吊具架，导向装置，连接装置，悬挂装置，前后倾斜装置和操纵控制装置等组层。吊具吊为吊具的金属结构。导向装置是方便司机在吊具接近集装箱时起定位作用，它安装在吊具架的四角上，可以提高装卸效率。连接装置把吊具与集装箱连接在一起，通过吊具架四角旋锁与集装箱的顶角件连接，起吊集装箱。吊具架上的滑轮组和起身钢丝绳构成悬挂装置，以此实现吊具的升降。前后倾斜是为船舶的横倾和纵倾而设置的。而操纵控制装置则是控制吊具动作的电控装置。其次吊具上还设有电器和机械的联锁安全装置。

集装箱吊具是经过端部横梁四个角的旋锁开关与集装箱的顶角配件连接在一起，由司机室进行旋锁的开闭锁作业。它的质量及其可靠性直接影响起重机的整机性能。吊具按其构造一般都是由传动机构、牵引机构、联杆机构、旋锁机构、导板机构和金属结构等组成。