一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，所述电源接线端子外接AC380/220V供电线路，且与所述电抗器相连接，所述电抗器的输出端分别与变频驱动器的输入端和电磁制动器相连接，所述变频驱动器的电源输出端与变频电机相连接，所述电源接线端子通过供电线分别与所述PLC控制器、PROFIBUS从站单元和24V直流电源相连接，所述24V直流电源的输出端分别与PLC控制器的各个功能模块的电源端、PROFIBUS从站单元各个功能模块的电源端、输入输出转接板的电源端和港口起重机联动台相连接。其优点在于：本实用新型专利技术在调速范围内能够实现控制连续、调速平滑、精度高、具有恒转矩和恒功率控制性能，负载突变具有极好的响应、系统基波功率因数近于1、谐波等电网公害小。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及港口训练平台
，特别是一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置。
技术介绍
随着电气控制技术在港口起重设备的推广，港口企业大型的起重设备已经普遍开始实现自动控制，但是得到由于港口起重设备体积庞大，控制系统比较复杂，输入输出设备较多，致使专门用于教学、培训的港口特种起重设备控制系统技能训练装置种类稀缺，同时经专利及相关论文检索几乎没有相关装置、训练器以及平台的设计与应用；国内高校和技能培训机构则一般采用通用机电控制系统实训装置模拟港口起重设备控制系统进行控制系统设计、维修和操作训练，但是通用机电控制系统装置不具备典型港口起重设备控制系统基本组成，仅从某些控制环节开展教学实训，不能完整组建起重机特定机构控制系统。由于当前港口企业对港机人员的实践操作能力要求越来越高，但港口起重设备体积过大，其控制系统的电气控较复杂，学习人员包含学生或者培训人员去企业实习基本只能参观了解其工作情况及相关设备运转情况，而不能亲自去实验、编程及实现相关操作。因此在分析当前实际情况下，针对港口起重系统的实际工作原理及操作情况，设计出符合专业教学、培训和学生实践的港口起重设备技能训练平台，以此达到训练学习人员实践操作、电气控制能力和提高港口企业装卸效率的目的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种反应快、故障率小、体积小、接线少、成本低的港口特种起重设备控制系统技能训练装置。本技术采用的技术方案为：一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，包括机架及安装在机架上的触摸屏、制动单元、变频驱动器、输入输出转接板、变频电机、联轴器、电磁制动器、旋转编码器、电抗器、电源接线端子、24V直流电源、PROFIBUS从站单元和PLC控制器，所述机架旁侧安装上位机，所述机架前侧安装港口起重机联动台，其创新的在于：所述电源接线端子外接AC380/220V供电线路，且与所述电抗器相连接，所述电抗器的输出端分别与变频驱动器的输入端和电磁制动器相连接，所述变频驱动器的电源输出端与变频电机相连接，所述电源接线端子通过供电线分别与所述PLC控制器、PROFIBUS从站单元和24V直流电源相连接，所述24V直流电源的输出端分别与PLC控制器的各个功能模块的电源端、PROFIBUS从站单元各个功能模块的电源端、输入输出转接板的电源端和港口起重机联动台相连接。进一步的，所述变频驱动器和PROFIBUS从站单元与PLC控制器通过总线进行连接，所述PLC控制器与触摸屏通过串行总线进行连接，所述PLC控制器与上位机通过MPI协议通信线连接，形成装置通信连接。进一步的，所述旋转编码器与PROFIBUS从站单元的数字量输入模块连接，所述输入输出转接板与PLC控制器的功能模块和PROFIBUS从站的单元功能模块连接，所述电磁制动器的控制信号端与PROFIBUS从站单元的输出功能模块连接。进一步的，所述变频驱动器包括SI-P卡、脉冲信号采集PG-B2卡及1KW75HM制动电阻。进一步的，所述PLC控制器包括PS307-5A电源模块、西门子CPU313C-2DP模块、SM321数字量输入模块、SM331模拟量输入模块和CP340RS-422/485通信模块组成，各模块间用背板总线相连。进一步的，所述变频电机为型号YTSPE90L-4M+ENCODER1.5KW异步电机，所述变频电机包括12V输入光电编码器、220V制动器和380V风机。进一步的，所述PROFIBUS从站单元由PS307-5A电源模块、ET-200从站模块、SM321数字量输入模块和SM322数字量输出模块组成，各模块间用背板总线相连。本技术的有益效果如下：1)本技术在调速范围内能够实现控制连续、调速平滑、精度高、具有恒转矩和恒功率控制性能，负载突变具有极好的响应、系统基波功率因数近于1、谐波等电网公害小，布局设计安全合理，可靠性高，具备较高的可操作性，能够方便的实现线路连接、控制编程，同时也具有较好的可扩展性。2)本技术采用的变频驱动器和PLC控制器为控制核心的港口起重设备控制系统训练平台能够完整组建起重机特定机构控制系统并实现模拟操作。3)本技术采用的PLC控制器及变频驱动器的功能模块进行了接线转接的输入输出转接板的设计，港口起重设备控制系统的传感器、执行器反馈单元和指令控制器件可以通过输入输出转接板接入实训装置，方便学习人员实际操作。4)本技术可以实现对学习人员港口起重设备电气控制技术的教学与培训，能够完成实现港口起重设备电气控制的编程、组态、模拟及操作。5)本技术采用立式机架结构，控制电路连接关系清晰可见，有利于对港口起重设备的电路分析及连接。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明。图1为本技术结构示意图。图2为本技术系统框架图。图3为本技术的装置通信连接系统框架图。图4为实施例1起升机构限位仿真图。图5为实施例2变幅机构限位仿真图。图6为实施例4大车的限位布置图。具体实施方式如图1、图2所示的一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，包括机架1及安装在机架1上的触摸屏2、制动单元3、变频驱动器4、输入输出转接板5、变频电机6、联轴器7、电磁制动器8、旋转编码器9、电抗器10、电源接线端子11、24V直流电源12、PROFIBUS从站单元13和PLC控制器14，所述机架1旁侧安装上位机15，所述机架1前侧安装港口起重机联动台16，所述电源接线端子11外接AC380/220V供电线路，且与所述电抗器10相连接，所述电抗器10的输出端分别与变频驱动器4的输入端和电磁制动器8相连接，所述变频驱动器4的电源输出端与变频电机5相连接，所述电源接线端子11通过供电线分别与所述PLC控制器14、PROFIBUS从站单元13和24V直流电源12相连接，所述24V直流电源12的输出端分别与PLC控制器14的各个功能模块的电源端、PROFIBUS从站单元13各个功能模块的电源端、输入输出转接板5的电源端和港口起重机联动台16相连接。如图3所述的变频驱动器4和PROFIBUS从站单元13与PLC控制器14通过总线进行连接，所述PLC控制器14与触摸屏2通过串行总线进行连接，所述PLC控制器14与上位机15通过MPI协议通信线连接，形成装置通信连接。实施例1：起升机构仿真：门座式起重机的起升机构一般包括两套相同机械装置，每套装置的传动为：电动机—减速箱—钢丝绳卷筒。在启动模拟装置后，在触摸屏2上选择“起升机构”进入起升机构仿真模式。起升驱动装置由模拟装置的变频驱动器4提供，利用功能选择开关选择PLC控制器14控制变频驱动器4的方式，多功能端子控制或SI-P卡控制。正常的驱动方式为闭环矢量控制，以实现起升的精密控制。变频电机6旋转时，安装在变频电机6轴上的旋转编码器把脉冲反馈给变频驱动器的PG-B2卡，以实现闭环精密控制：1)驱动器启动和停止模拟装置仿真起升机构停止功能按如下设置。表1停止设置情况2)速度设定电机最大频率给定为50HZ；电机减速区域速度为上升减速区12.5HZ，下降减速区12.5HZ。3)加减速时间起升机构驱动器的加减速时间可以在变频器参数中进行修改。加减速时间定义为速度从零速到额定速度所需的时间或全速减速到零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，包括机架及安装在机架上的触摸屏、制动单元、变频驱动器、输入输出转接板、变频电机、联轴器、电磁制动器、旋转编码器、电抗器、电源接线端子、24V直流电源、PROFIBUS从站单元和PLC控制器，所述机架旁侧安装上位机，所述机架前侧安装港口起重机联动台，其特征在于：所述电源接线端子外接AC380/220V供电线路，且与所述电抗器相连接，所述电抗器的输出端分别与变频驱动器的输入端和电磁制动器相连接，所述变频驱动器的电源输出端与变频电机相连接，所述电源接线端子通过供电线分别与所述PLC控制器、PROFIBUS从站单元和24V直流电源相连接，所述24V直流电源的输出端分别与PLC控制器的各个功能模块的电源端、PROFIBUS从站单元各个功能模块的电源端、输入输出转接板的电源端和港口起重机联动台相连接。

【技术特征摘要】
1.一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，包括机架及安装在机架上的触摸屏、制动单元、变频驱动器、输入输出转接板、变频电机、联轴器、电磁制动器、旋转编码器、电抗器、电源接线端子、24V直流电源、PROFIBUS从站单元和PLC控制器，所述机架旁侧安装上位机，所述机架前侧安装港口起重机联动台，其特征在于：所述电源接线端子外接AC380/220V供电线路，且与所述电抗器相连接，所述电抗器的输出端分别与变频驱动器的输入端和电磁制动器相连接，所述变频驱动器的电源输出端与变频电机相连接，所述电源接线端子通过供电线分别与所述PLC控制器、PROFIBUS从站单元和24V直流电源相连接，所述24V直流电源的输出端分别与PLC控制器的各个功能模块的电源端、PROFIBUS从站单元各个功能模块的电源端、输入输出转接板的电源端和港口起重机联动台相连接。2.根据权利要求1所述的一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，其特征在于：所述变频驱动器和PROFIBUS从站单元与PLC控制器通过总线进行连接，所述PLC控制器与触摸屏通过串行总线进行连接，所述PLC控制器与上位机通过MPI协议通信线连接，形成装置通信连接。3.根据权利要求1所述的一种港口特种起重设备控制系统技能训练装置，其特征在于：所述旋转编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智华，徐勇，李胜永，季本山，邓小燕，
申请(专利权)人：南通航运职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32