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PLC与绝对值编码器在起重机抓斗控制系统中的应用_开题报告

Ktbg18568 PLC与绝对值编码器在起重机抓斗控制系统中的应用_开题报告一、文献综述起重机抓斗中最常见的主要有：单绳抓斗、两绳抓斗、液压抓斗等，但使用较多的是两绳抓斗，宁钢的起重机抓斗都是两绳抓斗，在一些特殊的场合，现有的抓斗控制方式已不能满足生产需要，如炼钢旋流井和轧钢旋流井，这种高速旋转的水下抓渣，..

PLC与绝对值编码器在起重机抓斗控制系统中的应用_开题报告 Ktbg18568 PLC与绝对值编码器在起重机抓斗控制系统中的应用_开题报告

一、文献综述

起重机抓斗中最常见的主要有：单绳抓斗、两绳抓斗、液压抓斗等，但使用较多的是两绳抓斗，宁钢的起重机抓斗都是两绳抓斗，在一些特殊的场合，现有的抓斗控制方式已不能满足生产需要，如炼钢旋流井和轧钢旋流井，这种高速旋转的水下抓渣，经常出现抓斗故障导致的生产顺行受阻。本文主要从宁钢旋流井的起重机两绳抓斗控制系统改造中，使用PLC和绝对值编码器进行控制，解决原抓斗控制方式在现场使用中遇到的问题加以说明。

国内外起重机抓斗控制现状

1、国内现状：国内的起重机抓斗控制抓要是分三种①主令开关与继电器—接触器的控制，这种控制是起重机抓斗较早的控制方式；②纯PLC的控制方式控制，这种控制主要是得益于PLC的兴起，它的优点在于减少整个起重机柜内元器件数量和线缆敷设，便于故障查找；③PLC+变频器控制方式，这是近十年在起重机抓斗控制上采取较多的控制方式之一，主要用在一些工况复杂和作业要求较高的场合。抓斗的上述三种控制方式，在我们的实际生产过程中都有应用，双绳抓斗控制采取PLC+变频器控制应用最为广泛，因其具有稳定性好、工作效率高、结构简单等优点得到广泛应用。

2、国外现状：国外工业化进程较早，吊装作业已非常成熟和完善，抓斗的控制已基本是PLC+变频器控制，我们了解过日本三菱公司的起重机单绳抓斗控制，它采取的就是PLC+变频器的控制，主要功能有抓斗力矩控制功能和抓斗定位等功能。

（二）存在主要问题

宁钢轧钢旋流井10吨门式起重机为室外起重机，抓斗类型为两绳抓斗，主要机构的控制设备为继电器-接触器控制方式；经过多年运行，加上当地高温、潮湿的恶劣环境，目前大部分设备外壳腐蚀严重；电缆、线槽、线管及大部分元器件等基本老化；故障率高，运行状况也不满足生产需求。在生产实际中存在的主要问题如下：

抓斗下降时，无法判断是否下降到位：由于旋流井深度达到40米，且底部污水浑浊，在抓斗下降时，抓斗是否下降到位，主要靠行车工观察控制抓斗开闭的钢丝绳的松紧，如果控制抓斗开闭的钢丝绳下降太多，在起升时，控制抓斗开闭的钢丝绳容易挂到抓斗的边缘，钢丝绳容易拉断。

起升、开闭机构负荷不均衡：目前10T门抓抓斗开闭控制方式为老式XQR6控制方式，该控制方式存在以下缺陷：①采用对称线路，升降只1档位置，没有低速低力矩档位供调整之用，要依赖司机的熟练技术与点动来协调两台电机工作。②采用两台相同的主令控制器分别控制开闭和支持机构，工效低。开斗下降停放到料堆过程难以克服开闭钢绳因过度松驰而脱槽的缺陷。③线路无自动实现沉抓环节与闭斗后顺利提升的环节。从闭斗到提升难以协调动作,在抓取物料上升时，无法判断闭斗情况，起升、开闭机构负荷不均衡，开闭的钢丝绳受力过大经常把滑轮和抓斗拉变形。

工作效率低：由于抓斗无法判断是否下降到位，经常出现物料不能抓取或不能抓满的情况，加上原抓斗系统需要要依赖司机的熟练技术与点动来协调两台电机工作，大大制约了设备的工作效率且增加的操作者的劳动强度。

4、现有部分机构运行不平稳，加速设备老化：部分直立式控制器已严重劣化，无法修复更换，维护人员只能将控制器内的部分档位给予解除，导致运行过程档位出现跳跃，使得行车运行很不平稳，对电气及机械冲击大，更加速了设备的老化。

（三）研究进展情况

1、技术路线与关键技术

①原来的门式起重机抓斗控制采用的是纯接触器—继电器控制，改为西门子的S7-300进行控制；

②抓斗的提升电机与开/闭电机由原来的两个个凸轮控制器分别进行控制改为现在的单手柄联动操作台进行控制；

③原来无法知晓抓斗的开、闭状况改为通过P+F的绝对值编码器和PLC的通讯、计算确定出抓斗的开到位和闭到位指示；

④原来判断抓斗是否下降到物料上采取观察抓斗的钢丝绳松紧来判断改为利用抓斗在悬空中的自重与入水后轻触物料时的重量比较，通过行车起重量限制器欠载输出功能（此起重量限制器需和厂家特殊要求定制）的电气触点将抓斗的开闭电机和下降电机的电气控制回路同时切断，保证抓斗到位后不在下降，实现自动探底；

⑤原来抓斗的抓取物料依靠操作人员的经验和钢丝绳的松紧来判断抓斗是否抓满物料改为现在通过PLC的自动沉抓功能来调整钢丝绳的松紧。

2、主要实施步骤及研究内容

首先，我们团队在现场向操作人员了解操作中经常容易发生的问题，并对发现的问题在现场多次查看故障现象，认真分析发生原因，并对各种原因从专业角度讨论出解决方案，通过网上查询资料及与设备厂家进行交流，确定我们方案可行性，直至把此次改造的技术标准拟定出。其次，在方案确定好后，方案中行车称重量仪和绝对值编码器是我们重点调查和研究的两个问题，大部分分的行车称重量仪主要提供超载输出功能，我们此次方案中需要行车称重量仪的欠载输出功能，通过联系了几家行车沉重量仪厂家的技术人员，最终常州常欣电子衡器同意在原来的称重量仪上增加欠载输出功能，需要定制，而绝对值编码器主要是从其稳定性上选择，因为它的稳定关系到整个自动沉抓功能是否能够正常运行，是此次改造的核心部件之一，通过设计院推荐及宝钢兄弟单位及其他钢厂的运行维护反馈，最终选择P+F公司绝对值编码器。最后，在整个项目改造实施阶段，我们要求行车称重量仪和绝对值编码器两个厂家的技术人员到现场技术支持，全程配合甲

方和设计院单体调试和联动调试，保证改造中的每个技术环节都受控，经过7天7夜的连夜奋战，整个行车的改造如期完成，各项功能均都符合预期要求。

研究成果

1、主要创新成果

获得国家级专利两项

经济社会效益

现有的三台门式起重机抓斗改造后运行至今，满足生产要求。在治金矿山、化工能源、煤炭、起重运输、港口堆场等地。采用双电机传动（抓斗开闭由开闭电机传动，抓斗升降由开闭、支持两个电机共同共同传动），工作速度快，操作频繁，且每次都满载运行，环境条件严酷又要求不间断工作等的场合，特别是涉及解决起重机抓斗钢丝绳断裂、脱绳、自动探底的问题，有推广应用价值。

二、^范文提纲

1现状及存在问题

1.1抓斗下降时，无法判断是否下降到位。

1.2起升、开闭机构负荷不均衡

1.3工作效率低。

1.4现有部分机构运行不平稳，加速设备老化

2改造方案

2.1PLC+变频器

2.1.1设备组成

2.1.2功能概述

2.2电阻箱+PLC+绝对值编码器

2.2.1设备组成