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炼钢厂受钢跨240t桥式起重机的消摆控制

张腾  
【摘要】: 起重机作为主要的起吊搬运设备,大量应用于冶金业、建筑业、制造业以及港口运输业。起重机在作业过程中普遍存在载荷摆动的现象,载荷的摆振主要是由载荷的水平运动引起的。载荷摆振的存在限制了起重机的水平运行速度、延长了起重机的辅助工作时间、降低了起重机的载荷就位精度,生产效率比较低。这些负面影响在大中型高速起重机的应用中尤为突出。消除起重机载荷的摆动,可以有效的提高工作效率,对我国的起重机械的发展是非常有意义的。 本文对240t桥式起重机传动系统的特点与调速要求进行了阐述,比较说明了交流调压调速及交流变频调速的特点,并对平移控制系统的组成、运行方式进行分析,为消摆控制的实现提供了硬件基础。 在消摆控制研究方面,首先对起重机防摆控制研究的国内、外现状进行了综述,然后在分析桥式起重机物理模型的基础上,建立了桥式起重机二维运动的非线性数学模型,并以此为基础在SIMULINK环境下搭建了非线性的仿真模型,仿真结果得出载荷的摆动与大车的驱动力相关的结论,在载荷摆角θ过零的时候取消驱动力F,此时大车与载荷将保持同步运动,载荷的摆动即被消除了。 根据控制模型,在实践中分别采用伺服控制系统及稳钩操作专家系统对主钩消摆进行实现。伺服控制系统把运行过程中的钢丝绳摆角作为参考变量,调节大车运行速度,使得摆角始终保持最小,以此实现主钩的消摆。稳钩操作专家系统通过PLC程序模拟人工操作的过程,一种方法是将钢丝绳的摆角作为变量,控制大车减速的时机;另一种方法用时间延迟模块代替主令给定中的时间间隔,确定大车减速时机。由于程序的固化性,稳钩过程中大车运行距离相同,在作业位置固定的情况下能够实现起重机的消摆控制与大车定位相结合。 伺服控制系统控制精度高,但过多的速度调节降低了起重机的运行效率,且改造费用昂贵。稳钩操作专家系统应用简单明了,编程灵活方便,且成本低、现场使用效果好,适于大范围推广。 课题基于240t起重机主钩消摆控制系统,延伸开发了起重机无线监控系统。该系统通过无线传输模块将上位机终端与车载PLC连接在一起,构成无线监控网络,为生产调度提供起重机的实时位置,并监控起重机各机构的运行情况。


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