摘 要

港口作为当前最重要的交通运输设施之一，承担着国家经济建设和对外贸易的枢纽作用，为实现对外经济的发展提供了坚实的基础支撑。港口的基础设施中起重机是港口运作的臂膀，操作人员的技能熟练度对港口的工作效率有重大影响。但在门机上实际教学的成本高昂，条件有所限制，因此，需要一种符合港口起重机工作特性的综合模拟系统来提供教学训练环境，完成对操作人员的技术培训。

根据教学和研究的需要，本文设计了港口起重机综合模拟系统中变幅机构的电气系统。主要研究内容包括门机变幅机构的工作原理，根据其工作特性设计出对应的电气控制系统，包括变频器和PLC控制的变频调速系统，编写了符合功能要求的PLC程序，并且绘制了变幅机构电气系统的电路原理图，最后则对综合模拟系统的功能进行测评，总结不足并提出改进意见。

关键词：门座式起重机；模拟系统；变幅机构；PLC-变频器

Abstract

Port, as one of the most important transportation facilities, bears the key role of national economic development and foreign trade, and provides a solid foundation for the development of foreign economy. in the crane is thePort infrastructure which is the arm of the port operation, and operator's ability make a significant impact on the efficiency of the port.However, the cost of the actual teaching of the gantry crane is high, and the conditions are limited.Therefore, it is needed to design a comprehensive simulation system for the working characteristics of the port crane to provide the teaching and training environment and to complete the technical training for the operators.

According to the needs of teaching and research, this paper designs the electrical system of the transformer in the integrated simulation system of the port crane.The main research contents include the working principle of the door machine,according to its working characteristic, the corresponding electrical control system is designed.And we also designed inverter and PLC control of the frequency control system, as also as PLC program that meet the functional requirements.And draw the circuit diagram of the electric system of the transformer. At last, the function of the integrated simulation system is evaluated, the deficiency is summarized, and the improvement suggestions are put forward.

Key Words：Gantry crane; simulation system; amplitude variation mechanism; PLC- converter

目 录

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摘 要 I

第1章 绪论 1

1.1 论文选题的研究意义 1

1.2 论文选题的发展现状以及国内外相关动态 1

1.3 论文的主要研究内容 2

1.4 本章小结 2

第2章 门座式起重机的综合概述 3

2.1 门座式起重机的工作特点 3

2.2 门座式起重机变幅机构的特性分析 4

2.2.1 变幅机构的机械结构特点 4

2.2.2 变幅机构的工作原理及特点 4

2.3 本章小结 5

第3章 门机综合模拟系统电气系统的设计方案 6

3.1 综合模拟系统的概述 6

3.2 综合模拟系统电气系统的功能 6

3.3 变幅机构的模拟电气系统 7

3.3.1 模拟系统应实现的变幅机构功能 7

3.3.2 变幅机构故障诊断与修复的模拟 7

3.4 本章小结 7

第4章 门座式起重机电气系统的设计方案 8

4.1 门座式起重机电气系统的组成 8

4.1.1 门座式起重机电气系统结构 8

4.1.2 门座式起重机变幅机构电气控制系统工作原理 9

4.2 变幅机构的交流变频调速设计方案 9

4.2.1 变幅机构传动调速方案分析 9

4.2.2 交流变频调速原理及特性 11

4.2.3 三相异步电动机与变频器的选型方案 12

4.3 变幅机构PLC控制系统的设计方案 14

4.3.1 PLC控制原理及特性 14

4.3.2 PLC的选型方案 15

4.3.3 变幅机构PLC的编程设计 16

4.4 电气系统辅助元件的设计方案 21

4.5 门座式起重机变幅机构电气系统电路设计 21

4.6 变幅机构电气系统模拟故障设置 26

4.7 本章小结 27

第5章 门机综合模拟系统的实际应用 28

5.1 模拟系统电气控制系统的实际应用表现 28

5.2 模拟系统实际应用中的不足和改进意见 29

5.3 本章小结 29

第6章 总结及展望 30

6.1 总结 30

6.2 经济可行性 30

6.3 展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 论文选题的研究意义

港口作为当前最重要的交通运输设施之一，承担着国家经济建设和对外贸易的枢纽作用，为实现对外经济的发展提供了坚实的基础支撑。我国沿海的大型港口在世界航运产业中占有重要地位，为改革开放和对外经济贸易做出了不可磨灭的贡献。港口的基础设施中起重机是港口运作的臂膀，其工作效率决定了整个港口乃至交通运输线的效率。

随着海洋航运的发展，港口的建设也朝着现代化物流发展以及综合体系共建的方向前进，对于港口装卸工艺和效率也有了更高的要求。目前我国的港口装卸作业主要以操作人员通过对装卸设备（如门座式起重器，岸边集装箱起重机，带式输送机等）的操作来达到货物的装卸工作，因此操作人员的技能及素质对装卸工作的效率有着至关重要的作用。