1.1目的及意义

起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称吊车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。通常起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。

按起重性质分：流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机；按结构形式，起重机主要分为轻小型起重设备、桥架式（桥式、门式起重机）、臂架式（自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式、桅杆式起重机）、缆索式。

集装箱门式起重机（又称龙门吊），门式起重机作为物料搬运机械中的最主要的一种，起重范围可以从几吨到几十吨甚至几百吨，在机械制造、冶金、建筑、码头集装箱装运等行业中得到广泛的应用。进入21世纪以来，我国的造船工业进入了快速发展的轨道，各大主力船厂承接的船舶吨位从几万吨发展到十几万吨，年造船能力也普遍跃上百万吨水平，造船模式也相继从船台造船转向船坞造船，大型造船门式起重机的需求也大幅度增加。随关中船长兴、中船龙穴、青岛海西湾、舟山金海湾、靖江新时代、太平洋集团扬州大洋等大型国营和民营造船基地的建设，大型造船门式起重机也进入了一个大型集中建造的黄金时期，起重机的提升能力从 600t上升到900t，跨度从170米增加到239米，已经建成的和在建的大型造船门式起重机有几十台。门式起重机作为一种重要的物料搬运设备，在造船领域中的重要作用日益显现。随着经济的发展，它不仅在国民经济中占有重要的位置，而且在社会生产和生活的领域也不断扩大。从20世纪后期开始，国际上门式起重机的生产向大型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。

起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置己发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、PLC、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。

基于港口码头自动化方向的发展，龙门吊的自动化与智能化控制成为必备课题，本文基于PLC设备研究与探索门式起重机起升的运作控制与大车机构的运行控制设计，以及变频调速控制系统的设计。

1.2龙门吊的国内外发展现状

起重机的发展起源：公元前10年，古罗马建筑师维特鲁维斯曾在其建筑手册里描述了一种起重机械。这种机械有一根桅杆，杆顶装有滑轮，由牵索固定桅杆的位置，用绞盘拉动通过滑轮的缆索，以吊起重物。有些超重机械可用两根桅杆，构成人字形，把吊起物横向移动，但幅度很小，操作也十分吃力。到15世纪，意大利发明了转臂式起重机，才解决这个问题。这种起重机有根倾斜的悬臂，臂顶装有滑轮，既可升降又可旋转。但直到18世纪，人类所使用的各种起重机械还都是以人力、畜力为动力的，在起重量、使用范围和工作效率上很有限。18世纪中后期，英国瓦特改进和发明蒸汽机之后，为起重机械提供了动力条件。1805年，格兰工程师伦尼为伦敦船坞建造了第一批蒸汽起重机。1846年，英国的阿姆斯特朗把新堡船坞的一台蒸汽起重机改为水力起重机。