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铁路救援起重机电气控制系统的设计与实现

作　者: 孙执
导　师: 唐明新
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 铁路救援起重机 CAN总线 EPEC控制器 CoDeSys
分类号: U298.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

铁路运输是社会化生产的重要组成部分,为了保障铁路运输的安全畅通,装备现代、高效的铁路救援设备是必不可少的。铁路救援起重机作为一种处理铁路行车事故、排除线路故障的关键设备,具有能快速开赴事故现场展开救援作业的能力,将因行车事故造成的损失降低到最小程度。因此,其数量的多少和性能的优劣,直接关系到救援工作的速度和效率。深入开展对铁路起重机的研究,对改善现有铁路起重机存在的某些不合理的因素,进一步提高我国铁路起重机的研究和制造水平,提高铁路救援能力,减少铁路行车事故造成的损失,都具有非常重要的意义。通过对国内外现有的铁路救援起重机电气控制系统的研究、借鉴,本论文应用通用性良好的CAN总线来实现控制系统的通信,使用CoDeSys软件平台对控制模块EPEC2023、EPEC2024和EPEC2038编写程序,这样方便了程序在线调试的过程,而且对系统可以进行实时的监控,使起重机能够顺利完成一般工况下的起重作业任务。在致力于提高系统先进性与可靠性,完善控制系统功能的同时,针对不同的现场作业情况,可以选择多种支腿工况来完成起重作业。控制系统对各个传感器采集到的数据进行计算、判断处理后,把运算结果传送到驾驶室的显示器上显示,起重机操纵人员针对显示器上呈现出来的各种数据来实时调整起重机的动作。本设计通过运用CoDeSys软件平台向EPEC控制器写入程序,来实现铁路救援起重机的控制。本控制系统不但操作简单,同时还具有检测、控制、报警功能,这样使得铁路救援起重机的安全性能得到了极大地提高,保障了铁路救援起重机在恶劣的环境下长期、稳定、高效的工作。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 新型160T伸缩臂式铁路救援起重机简介  10
  1.2 铁路救援起重机的发展状况  10-12
    1.2.1 铁路救援起重机的国内发展状况  10-11
    1.2.2 铁路救援起重机的国外发展状况  11-12
  1.3 铁路救援起重机的技术革新方向  12-13
  1.4 研究任务来源  13-14
  1.5 论文的研究内容  14
  本章小结  14-15
第二章铁路救援起重机的结构  15-31
  2.1 铁路救援起重机的组成  15-16
  2.2 铁路救援起重机运行机构  16-18
  2.3 铁路救援起重机液压传动机构  18-22
  2.4 铁路救援起重机的电气系统  22-23
    2.4.1 电路设计特点  22-23
    2.4.2 元件选型特点  23
  2.5 基于CAN总线的通信系统  23-30
    2.5.1 CAN总线的特点  24-26
    2.5.2 CAN总线的基本组织规则  26
    2.5.3 CAN总线的结构原理及通信方式  26-28
    2.5.4 CANopen通信协议  28-29
    2.5.5 CAN总线通讯的软件实现  29-30
  本章小结  30-31
第三章铁路救援起重机控制系统的要求  31-37
  3.1 控制系统的作用及目的  31
  3.2 安全控制系统要求  31-32
  3.3 动力控制系统要求  32
  3.4 起重机作业分类及主要作业流程  32-33
  3.5 起重机作业时的机构运动  33-36
    3.5.1 吊钩升、降  33-34
    3.5.2 吊臂变幅  34
    3.5.3 吊臂伸缩  34
    3.5.5 转台回转  34
    3.5.6 起重机带载直线走行及挂齿  34-35
    3.5.7 起重机自力走行曲线平衡  35
    3.5.8 配重铁伸缩  35
    3.5.9 支腿展开及支撑  35-36
    3.5.10 转向架均载  36
  本章小结  36-37
第四章系统硬件设计  37-49
  4.1 系统硬件简介  37-38
  4.2 系统主要硬件选型  38-40
  4.3 EPEC控制器功能的实现  40-41
  4.4 EPEC控制器的I/O分配  41-48
    4.4.1 EPEC2023控制器的I/O分配  41-44
    4.4.2 EPEC2024控制器的I/O分配  44-46
    4.4.3 EPEC2038控制器的I/O分配  46-48
  本章小结  48-49
第五章系统软件设计  49-86
  5.1 CoDeSys工控软件介绍  49-50
  5.2 CoDeSys编程简介  50-52
    5.2.1 CoDeSys程序结构  50
    5.2.2 CoDeSys数据类型  50-51
    5.2.3 CoDeSys资源管理  51-52
  5.3 系统功能的初始化  52-62
    5.3.1 变量定义  52-57
    5.3.2 CAN的初始化  57-59
    5.3.3 EPEC控制器的初始化  59-62
  5.4 铁路救援起重机下车电气控制系统的软件实现  62-85
    5.4.1 下车1位均载油缸伸出  62-64
    5.4.2 下车1位均载油缸缩回  64-66
    5.4.3 下车1位转台支撑抬起  66-67
    5.4.4 下车1位转台支撑落下  67-69
    5.4.5 支腿外展  69-72
    5.4.6 支腿内收  72-74
    5.4.7 支腿支撑缸伸出  74-76
    5.4.8 支腿支撑缸缩回  76-78
    5.4.9 1位中心支撑油缸伸出  78-81
    5.4.10 1位中心支撑油缸缩回  81-83
    5.4.11 曲线平衡  83-85
  本章小结  85-86
结论  86-87
参考文献  87-89
攻读硕士学位期间发表的学术论文  89-90
致谢  90

铁路救援起重机电气控制系统的设计与实现

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