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45t集装箱正面吊运动安全控制系统研究与开发

作　者: 荣大伟
导　师: 方凯
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 正面吊 PLC 力矩平衡 CAN 防倾覆称重
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

随着我国经济的高速发展,物流业成为国家规划的十个重点发展产业之一,港口码头的发展是该行业的重中之重。其中,集装箱的装卸占港口码头作业量的比重是最高的,因此需要大量的集装箱搬运设备——集装箱正面吊。本文研究对象系国产大型集装箱正面吊的研究与开发,集装箱正面吊控制系统是其关键核心技术。由于45t集装箱正面吊控制系统的复杂性、安全性、稳定性要求极高,开发难度大,长期以来我国集装箱正面吊控制系统市场被国外厂商垄断。为了打破这种不利局面,国家急需开发拥有民族自主知识产权和具有市场竞争力的大型集装箱正面吊控制系统。45t集装箱正面吊运动安全控制系统通过力矩平衡原理实现了集装箱自动称重和防倾覆控制,从而保证整车在运行过程中的安全性,杜绝吊装超载和车体倾覆等危险情况。基于车载CAN总线技术,实现了正面吊控制系统数据传输的安全性、实时性和可靠性。该控制系统具有人性化的人机界面,实现了控制系统数据的可视化显示和人性化操作。运用MATLAB编程语言搭建集装箱正面吊的数学模型,成功的验证了系统称重,载荷和防倾覆控制算法的正确性。由于使用了合理有效的数据结构和程序流程,成功实现了运动安全控制系统的软件开发,利用上位机应用程序为控制系统添加了更多的实用扩展功能。通过45t集装箱正面吊运动安全控制系统的实际调试和长时间工业运行,控制系统中的CAN通信模块,称重模块,载荷表,防倾覆控制,人机操作界面和上位机应用程序都得到了大量的实践检验。所有结果表明运动安全控制系统工作正常,达到了国外同类产品的功能、性能指标,具有很强的技术优势和市场竞争力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题的研究背景及意义  8-10
  1.2 集装箱正面吊控制技术的发展概况  10-12
  1.3 本文的主要工作及内容安排  12-14
第2章 45t 集装箱正面吊的结构特点和设计要求  14-20
  2.1 45t 集装箱正面吊的基本结构和作业特点  14-15
  2.2 45t 集装箱正面吊的主要特点和技术参数  15-17
  2.3 45t 集装箱正面吊运动控制系统设计要求  17-19
    2.3.1 硬件要求  17-18
    2.3.2 软件要求  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章正面吊力矩平衡与回归分析应用研究  20-40
  3.1 正面吊的结构参数  21-22
  3.2 正面吊构件重心计算方法  22-25
  3.3 正面吊力矩平衡称重原理  25-26
  3.4 正面吊力矩平衡防倾覆原理  26-27
  3.5 系统称重仿真与实验分析  27-30
  3.6 正面吊载荷表回归分析  30-38
    3.6.1 载荷表分析  30-31
    3.6.2 回归分析的理论基础  31-34
    3.6.3 载荷表线性回归模型  34-38
  3.7 本章小结  38-40
第4章正面吊控制系统的总体方案  40-50
  4.1 系统总体构成  40-42
  4.2 系统核心控制器介绍  42-46
  4.3 显示器SPN-57 介绍  46-48
  4.4 传感器介绍  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章正面吊控制系统软件设计和实现  50-68
  5.1 PLC 软件开发说明  50-53
    5.1.1 PLC 软件开发语言  50-52
    5.1.2 数据Q 格式  52-53
  5.2 软件总体设计  53-55
  5.3 CAN 通讯模块  55-60
    5.3.1 CAN 通信原理  55-57
    5.3.2 显示器与PLC 的CAN 通信  57-59
    5.3.3 上位机与PLC 的CAN 通信  59-60
  5.4 HMI 人机交互界面  60-62
  5.5 称重和防倾覆模块  62-65
  5.6 上位机程序  65-67
  5.7 本章小结  67-68
总结与展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果  75

45t集装箱正面吊运动安全控制系统研究与开发

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