摘 要

高速铁路铺轨机组是铁路和客运路线的轨道工程中的重点设备，CPG500型长钢轨铺轨机组作为我国独立研发的无缝线路铺设设备，是长轨条铺轨机组重要的组成部分。

本文主要研究了运枕龙门吊电气系统的软、硬件设计，首先对CPG500长轨条铺轨机组得组成机构进行详细的研究与分析，然后对运枕龙门吊的整体结构进行了初步介绍，运枕龙门吊作为铺轨机的重要组成部分承担着整个系统的运输流程，接着对部分重要的机械系统控制原理进行了系统的设计，包括走行系统、夹具系统以及其他辅助系统等。同时重点对PLC控制系统的控制原理进行了分析与设计，包括其电路图设计原理及PLC程序设计原理等。

综上所述，本文设计了运枕龙门吊的控制体系架构及原理，同时通过PLC控制系统完成对运枕龙门吊进行程序控制。

关键词：运枕龙门吊；走行系统；夹具系统；PLC控制系统设计

Abstract

High-speed railway seamless rail laying machine unit is a key equipment in the rail project construction of high-speed railway and passenger dedicated line, CPG500 long rail construction machine is a seamless rail laying machine researched and developed independently by China. As a significant component of long rail string track-laying machine unit, transport sleeper gantry crane undertakes the responsibility for backward transportation and conveying sleeper.

This thesis mainly studies the hardware and software design of the transport sleeper gantry crane electrical system. Firstly, I make detailed research and analysis on the composition of the CPG500 long track construction machine. Then, the integral structure of the transport sleeper gantry crane would be introduced preliminarily. The transport sleeper gantry crane, as an important part of the rail layer, is responsible for the transportation process of the whole system. Then, I begin to design control principles systems of part of the crucial mechanical system, including the running gear, the fixture system and other auxiliary systems. At the same time, this paper is focusing on the analysis and design of the control principle of PLC control system, which includes the design principle of circuit diagram and PLC program.

In conclusion, this paper has constructed architecture and principle of the control system of the transport sleeper gantry crane machine and completed the program control of this machine through the PLC control system.

Key words: The transport sleeper gantry crane machine, the running gear, the fixture system, fixture system , PLC control system design

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外发展概况 2

1.3 研究基本内容 4

第二章 CPG500长轨条铺轨机组组成机构 5

2.1 施工工艺 5

2.2 主要结构 6

2.2.1 钢轨拖拉车 6

2.2.2 铺轨机 6

2.2.3 枕轨运输列车 7

2.2.4 运枕龙门吊 7

2.3运枕龙门吊的机构 7

2.3.1 机构组成 8

2.3.2 提升取枕机构 8

1）吊具 8

2）提升装置 8

3）定位销和安全锁定装置 9

2.4本章小结 9

第三章 运枕龙门吊电气控制系统的设计 10

3.1 龙门吊走行控制系统 11

3.1.1 功能描述 11

3.1.2 工作流程 11

3.1.3 硬件组成 12

3.2 龙门吊吊具系统 12

3.2.1 功能描述 12

3.2.2 工作流程 12

3.2.3 硬件组成 13

3.2.4 原理分析 14

3.3 龙门吊辅助控制系统 15

3.3.1 照明部分 15

3.3.2 监控部分 16

3.3.3 变压部分 17

3.3.4 加热部分 17

3.3.5 传感器部分 18

3.4本章小结 19

第四章 PLC控制系统设计 20

4.1 欧姆龙PLC的特点 20

4.2 欧姆龙PLC部分编程规则 21

4.2.1 程序功能块介绍 21

4.2.2 部分重要功能块指令介绍 22

4.2.3 模拟输入单元 26

4.2.4 模拟输出单元 28

4.3 PLC输入输出程序设计 30

4.4 PLC主程序设计 31

4.4.1 龙门吊运行控制程序 31

4.4.2 A/D1模块对应程序 31

4.4.3 A/D2模块对应程序 36

4.4.4 D/A模块对应程序 41

4.5本章小结 46

第五章 运枕龙门吊系统设计环境影响和经济分析 47

5.1环境影响分析 47

5.2经济分析 47

第六章 总结与展望 48

6.1总结 48

6.2研究展望 48

参考文献 49

致 谢 51

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

我国近年来经济发展非常快速，并获得了显著的成效，与此同时，我国大型工业也以非常惊人的速度快速发展着。伴随大型工业领域龙门吊车的广泛运用和不断普及，这使得国内大型工业整体工作效率显著提升。在起重机项目的系统设计和生产当中，特大型的起重机在其中发挥着巨大作用，地位显赫。以往凭借吊机标准和设计经验所研发设计的吊机主梁，现如今已经难以适应现实工作需求，其结构和性能上的弊端逐步地暴露出来。

伴随国内铁路沈阳-秦皇岛客运专线跨区间线路一次性无缝铺设的成功，该项目施工技术也变成了国内客运专线与高速铁路建设的一大核心技术支撑。设计研发无缝线路铺设配套设备即CPG500型轨道铺设机组，现如今已经变成了该技术成功的关键之所在，该设备有着诸多优势，比如有很高的作业效率和先进的铺设技术等。

为更好地满足国内一次性铺设的跨区间无缝线路和高铁建设技术方面的要求，基于对国外动力牵引控制，作业监督控制，作业安全，自动控制，铺设质量等长轨道条铺轨机的技术标准与特性的参照，CPG500铺轨机组进行了重新的优化设计，并将其所设计出的运枕龙门吊作为CPG500型长轨条铺轨机组的重要组成部分，承担着倒运轨枕，给机组不断添加用料的任务，其技术性能直接关系到整机的安全性、效率和可靠性等主要性能指标。