摘 要

近些年来自动化控制技术有了很大的发展，但带斗门机在自动化方面的发展比较缓慢，有些仍处于司机手动驾驶。带斗门机半自动化的实现，能使司机从原始的手动驾驶中摆脱出来，降低司机的工作强度，提高卸货的效率。现在通过PLC技术和变频控制技术能使带斗门机在保证运行安全的前提下实现半自动化控制。在带斗门机的半自动化控制中，主要考虑的问题是防止抓斗发生碰撞和抓斗的定位。首先要确定抓斗的运动轨迹并对其进行定位，这可以通过激光传感器和激光定位仪进行定位；其次要在带斗门机各个机构中设置保护装置和紧急急停装置，保证带斗门机运行的安全。

本文以型号为DMQ1636的带斗门机作为研究对象，研究其半自动控制系统。在论文中，首先介绍了带斗门机各个机构的组成，并分析控制系统的控制过程。在对半自动化控制系统的分析中，对抓斗的运动轨迹进行分析和研究，绘制出其运动轨迹图；然后确定其关键点并对其进行分析；最后将关键点的坐标输入到PLC中，通过PLC的程序进行控制，实现带斗门机的半自动化控制。

关键字：PLC控制；抓斗轨迹；轨迹关键点；半自动化；

Abstract

In recent years, there has been a great development in automation control technology, but with the development of automation in the area of the Portal crane is relatively slow, and some are still in the driver's manual driving. The semi-automated realization of the portal crane enables the driver to escape from the original manual driving, reduces the driver's working intensity, and improves the efficiency of unloading. Now through PLC technology and variable frequency control technology, we can achieve semi-automatic control under the premise of guaranteeing the safety of the operation of the Portal crane. In the semi-automated control with the Portal crane, our main concern is to prevent the clash from colliding. We must first determine the trajectory of the clamshell and locate it. This can be done by laser sensors and laser locators; The protection device and emergency stop device are installed in the various mechanisms of the belt dozer to ensure the safety of the operation of the device.

This article takes the model DMQ1636 with a portal cranr as a research object to study its semi-automatic control technology. In the dissertation, the composition of each mechanism with a portal crane was first introduced, and the working process of the PLC was analyzed. In the analysis of semi-automatic control system, the trajectory of the grab is first analyzed and studied, and the trajectory diagram of the trajectory is drawn; then the key points are determined and analyzed; finally, the coordinates of the key points are input into the PLC. , Through the PLC program to control, to achieve a semi-automatic with a bucket door.

Key Words: PLC control；grab trajectory；trajectory key point；semi-automat；

目录

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1课题研究的目的与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究的基本内容 2

第二章 带斗门机控制系统组成 4

2.1带斗门机简介 4

2.2起升机构 4

2.3变幅机构 5

2.4旋转机构 5

2.5行走机构 6

2.6漏斗给料系统 6

2.7本章小结 7

第三章 抓斗运动轨迹分析 8

3.1带斗门机装卸流程 8

3.2抓斗开闭、起升和变幅动作时间 8

3.3抓斗运动轨迹图 11

3.4运动轨迹图的分析 15

3.5关键点的分析 16

3.6本章小结 17

第四章 带斗门机半自动化控制研究 18

4.1 PLC的介绍 18

4.1.1 PLC的概述 18

4.1.2 PLC的工作原理 18

4.2关键点坐标 19

4.3 PLC控制流程分析 20

4.3.1 PLC流程 20

4.3.2 PLC初始化参数设定 21

4.4 本章小结 22

第五章 课题的经济性和环保性分析 23

第六章 总结和展望 24

5.1全文总结 24

5.2研究展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1课题研究的背景与意义

随着世界经济的蓬勃发展，物流行业也进入了快速发展的黄金期，在社会经济中的地位越来越重要，现在物流被称为经济发展的加速器。在国际范围上的运输，因为水运的运输量大、成本低、效率高，逐渐成为大宗货物运输的首选，港口成为了货物的转运站。随着贸易自由化和国际运输全球化，港口成为了全球资源运输的枢纽，其地位越来越重要。特别是进入二十一世纪，世界经济进入了高速发展的阶段，工业生产规模的不断扩大导致物资的流通越来越频繁。港口作为国际性的货物转运站，对其吞吐量有了更高的要求。为了满足国际贸易的需求，在港口的竞争中占据优先的地位，世界各个港口都在积极开展港口建设，提高港口的工作效率。在港口中，装卸机械是影响一个港口工作效率快慢的主要因素。港口对装卸机械的需求量越来越大，技术要求越来越高，这导致装卸机械不断地朝向大型化、专业化、自动化、高速化、智能化发展。

在装卸散货的港口，卸船机是主要的装卸设备。散货的卸船技术主要分为连续性和周期性两种，连续性卸船方式，主要是指由链斗式卸船机、斗轮式卸船机、螺旋式卸船机等进行卸船作业^【1】；周期性卸船方式，主要是指采用抓斗卸船的方式。因为抓斗卸船机有高效的作业能力、通用性强、技术成熟、能实现手动和半自动控制等优点，所以国内外大多数港口都使用抓斗卸船机。抓斗卸船机主要分为带斗门机和桥式卸船机两种，在论文中研究的是带斗门机。

目前，我国大宗散货卸船依靠带斗门机或桥式卸船机组成的间歇式机械，其中带斗门机是使用历史最长的卸船机械。带斗门机是在门座式起重机的基础上发展起来的，比普通门机增加了漏斗给料系统，具有卸船机和普通门机的优势，装卸效率高。带斗门机效率高，一方面是因为它的起升、变幅速度比普通门机高40%—50%，另一方面是抓斗不需要经过旋转能直接到达带斗门机上的漏斗，并且漏斗可以根据抓斗行程伸缩，使抓斗带货的行程变短。

本课题研究的是带斗门机的控制系统。随着散货港口的吞吐量日益增大，提高带斗门机的工作效率迫在眉睫。现在大部分带斗门机仍以人工操作为主，装卸作业主要依靠司机的经验进行抓斗的定位，装卸效率及安全性完全取决于工作人员的经验与熟练程度。由于培训操作员的周期长和操作员工作强度大等原因，带斗门机的工作效率一直无法提高。这就需要研究带斗门机的自动控制系统，使带斗门机除了能手动操作外，还能半自动操作。带斗门机控制系统半自动化能使卸船周期缩短，大大降低司机的劳动强度。它是带斗门机发展必要的趋势。

1.2国内外研究现状

带斗门机是在门座式起重机的基础上发展起来的，是在门座式起重机的结构上加装一个漏斗给料系统。这使得带斗门机功能有门座式起重机和卸船机的优点，既能如卸船机一般卸散货船，有能如普通门机般使用抓斗和吊钩。现在带斗门机的带斗门机作业效率很大程度上受司机操作水平、船舱内物料的状况和气象等因素的影响，为有效的提高带斗门机的作业效率，就要提高机构速度和缩短作业循环的作业时间。随着装卸作业的大型化和高效化，带斗门机的新技术的发展主要集中在自动控制系统。

1.2.1国内研究现状

二十一世纪以来，我国港口建设持续保持快速稳定发展，有力地促进了我国港口机械技术水平的快速提高。目前我国沿海主要大型专业化码头装卸设备总体上已达到世界先进水平，中国制造的港口机械已稳步进入世界，在全球港口机械市场上占据重要地位^【2】。在国内，对带斗门机的控制系统的研究虽然落后于欧美国家，但是也有很大的发展。

华南理工大学的邵靖楠对基于PLC的门座式起重机变频控制进行了研究，在论文中对传统电气控制方式（接触器与继电器相关联的控制方式）的缺陷进行了分析，并且设计了一套稳定的PLC变频控制系统^【3】。

武汉理工大学的滕雪刚对港口起重机的抓斗控制进行了研究，分析了抓斗开闭斗的控制，提出了智能抓斗的电气控制^【4】。

南京理工大学的刘普对基于PLC和变频器的门座式起重机控制系统进行研究，设计了PLC控制技术和控制技术相结合的控制系统^【5】。