一种基于PLC的集装箱岸桥实训模型装置的制作方法

本实用新型涉及集装箱岸桥实训模型装置，尤其涉及一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置。

背景技术：

随着我国港口集装箱码头业的迅速发展，大量的集装箱岸桥投入使用导致集装箱岸桥的操作以及维修调试的人才需求相当迫切，现实中由于集装箱岸桥的体积巨大、价格昂贵，对于学校或者培训机构来说，购买实际的集装箱岸桥作为实训设备是不切实际的，况且如果只有电控系统而没有集装箱岸桥的机械装置，则无法很好的进行操作以及维修调试的实训，对于港口岗前培训人员直接进行操作也是不切实际的，不进行前期训练和模拟操作，极容易造成安全事故。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置，它包括集装箱岸桥模型系统部分，集装箱岸桥模型系统部分包括承重构件、起升机构、小车行走机构、大车行走机构、俯仰机构以及吊具机构，起升机构、小车行走机构、大车行走机构、俯仰机构均位于承重构件上，起升机构通过起升绳与吊具机构相连接，集装箱岸桥模型系统部分上电连接有plc控制系统部分，plc控制系统部分包括plc控制台和联动台，plc控制台和联动台电连接。

进一步地，plc控制台内具有plc模块、起升变频器、小车/俯仰变频器；联动台上设置有操作椅和操作面板，操作面板上设置有起升手柄、大车手柄、小车/俯仰手柄以及控制按键组，起升手柄、大车手柄和小车/俯仰手柄均为多档操作手柄，起升手柄上连接有一号光电编码器，大车手柄上连接有二号光电编码器，小车/俯仰手柄上连接有三号光电编码器，一号光电编码器、二号光电编码器、三号光电编码器分别与plc控制台的plc模块相连接，通过多档操作手柄在不同的档位变化使一号光电编码器或二号光电编码器或三号光电编码器输出变化的信号到plc模块。

进一步地，起升机构为一组对称设置的起升绞车，起升绞车上设置有起升编码器和起升电机，起升电机连接起升编码器，起升编码器连接起升变频器，起升电机通过起升编码器将起升电机的转速反馈给起升变频器，起升变频器将起升编码器产生的电信号发送至plc控制台，plc控制台中的plc模块反向控制起升电机驱动钢丝绳卷筒进行卷扬动作。

进一步地，小车行走机构上设置有小车行走电机，小车行走电机上连接有一号旋转编码器，一号旋转编码器与小车/俯仰变频器相连接，小车/俯仰变频器将一号旋转编码器产生的电信号发送至plc控制台，plc控制台中的plc模块反向控制小车行走电机带动集装箱或吊具机构做水平往复运动。

进一步地，大车行走机构上设置有大车行走电机，大车行走电机上连接有二号旋转编码器，二号旋转编码器与起升变频器相连接，大车行走电机通过二号旋转编码器将大车行走电机的转速反馈给起升变频器，起升变频器将二号旋转编码器产生的电信号发送至plc控制台，plc控制台中plc模块进行运算，反向控制大车行走电机驱动集装箱岸桥实训模型装置沿轨道做水平运动。

进一步地，吊具机构上设置有伸缩电机、伸缩传感器、挂钩锚定电机以及挂钩锚定传感器，伸缩电机负责吊具机构尺寸的放大与缩小，以适用不同尺寸集装箱的吊取，伸缩传感器判断吊具机构伸缩后位置的固定；挂钩锚定电机负责吊具机构上的挂钩的旋转，完成集装箱的固定，挂钩传感器负责判断挂钩的到位情况。

进一步地，俯仰机构上设置有俯仰电机，俯仰电机上连接有三号旋转编码器，三号旋转编码器与小车/俯仰变频器相连接，小车/俯仰变频器将三号旋转编码器产生的电信号发送至plc控制台，plc控制台中的plc模块反向控制俯仰电机带动传动装置驱动实现前大梁的俯仰运动。

本实用新型公开了一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置，本装置在保持集装箱岸桥整体结构和工况基本不变的基础上，设计制作了按比例缩小的实物模型，大大方便了学生进行操作以及维修调试训练。通过本实训设备的投入使用，学生即使不到码头也可以掌握集装箱岸桥的电气控制原理，保证学生的学习过程中的安全性，减少对码头生产的干扰和冲击。对于岗前培训员工可以进行前期模拟与训练，保证操作前熟练练习，上岗后上手快，无事故。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图2为吊具机构的结构示意图。

图3为本实用新型电气原理框图。

图中：1、承重构件；

2、起升机构；21、起升编码器；22、起升电机；

3、小车行走机构；31、小车行走电机；32、一号旋转编码器；

4、大车行走机构；41、大车行走电机；42、二号旋转编码器；

5、俯仰机构；51、俯仰电机；52、三号旋转编码器；

6、吊具机构；61、伸缩电机；62、伸缩传感器；63、挂钩锚定电机；64、挂钩锚定传感器；

7、plc控制台；71、plc模块；72、起升变频器；73、小车/俯仰变频器；

8、联动台；81、操作椅；82、操作面板；83、起升手柄；84、大车手柄；85、一号光电编码器；86、二号光电编码器；87、控制按键组；88、小车/俯仰手柄；89、三号光电编码器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置，它包括集装箱岸桥模型系统部分，集装箱岸桥模型系统部分将实际的集装箱岸桥按比例缩小并模型化，结构与实际的集装箱岸结构性相同，具体包括承重构件1、起升机构2、小车行走机构3、大车行走机构4、俯仰机构5以及吊具机构6，起升机构2、小车行走机构3、大车行走机构4、俯仰机构5均位于承重构件1上，起升机构2通过起升绳与吊具机构6相连接，集装箱岸桥模型系统部分上电连接有plc控制系统部分，plc控制系统部分包括plc控制台7和联动台8，plc控制台7和联动台8电连接，plc控制系统部分控制集装箱岸桥模型系统部分执行在plc控制系统部分上的实训操作；在联动台8对plc控制台7的模块进行启停操作进而控制起升机构2、小车行走机构3、大车行走机构4、俯仰机构5以及吊具机构6的执行实训操作。

如图1和图2所示的plc控制台7内具有plc模块71、起升变频器72、小车/俯仰变频器73；联动台8上设置有操作椅81和操作面板82，操作面板82上设置有起升手柄83、大车手柄84、小车/俯仰手柄88以及控制按键组87，起升手柄83、大车手柄84和小车/俯仰手柄88均为多档操作手柄，起升手柄83上连接有一号光电编码器85，大车手柄84上连接有二号光电编码器86，小车/俯仰手柄88上连接有三号光电编码器89，一号光电编码器85、二号光电编码器86、三号光电编码器89分别与plc控制台7的plc模块71相连接，通过多档操作手柄在不同的档位变化使一号光电编码器85或二号光电编码器86或三号光电编码器89输出变化的信号到plc模块71。

起升机构2为一组对称设置的起升绞车，起升绞车上设置有起升编码器21和起升电机22，起升电机22连接起升编码器21，起升编码器21连接起升变频器72，操作起升机构2时，通过起升手柄83的动作，一号光电编码器85输出信号(格雷码数据)给plc模块71，信号经plc模块71内软件运算后送到起升变频器72，而起升电机22通过起升编码器21将起升电机22的转速反馈给起升变频器72，起升变频器72将起升编码器21产生的转速、转矩电信号发送至plc控制台7，plc控制台7中的plc模块71反向控制起升电机22驱动钢丝绳卷筒进行卷扬动作。

小车行走机构3上设置有小车行走电机31，小车行走电机31上连接有一号旋转编码器32，一号旋转编码器32与小车/俯仰变频器73相连接，小车/俯仰变频器73将一号旋转编码器32产生的电信号发送至plc控制台7，plc控制台7中的plc模块71反向控制小车行走电机31带动集装箱或吊具机构6做水平往复运动。

大车行走机构4上设置有大车行走电机41，大车行走电机41上连接有二号旋转编码器42，二号旋转编码器42与起升变频器72相连接，操作大车行走机构4时，通过大车手柄84的动作，二号旋转编码器42输出信号(格雷码数据)给plc模块71，信号经plc模块71内软件运算后送到起升变频器72，而大车行走电机41通过二号旋转编码器42将大车行走电机41的转速反馈给起升变频器72，起升变频器72将二号旋转编码器42产生的转速、转矩电信号发送至plc控制台7，plc控制台7中plc模块71进行运算，反向控制大车行走电机41驱动集装箱岸桥实训模型装置沿轨道做水平运动。

如图3所示的吊具机构6上设置有伸缩电机61、伸缩传感器62、挂钩锚定电机63以及挂钩锚定传感器64，伸缩电机61负责吊具机构6尺寸的放大与缩小，以适用不同尺寸集装箱的吊取，伸缩传感器62判断吊具机构6伸缩后位置的固定；挂钩锚定电机63负责吊具机构6上的挂钩的旋转，完成集装箱的固定，挂钩传感器负责判断挂钩的到位情况，伸缩传感器62和挂钩锚定传感器64均为市售的位置传感器。

俯仰机构5上设置有俯仰电机51，俯仰电机51上连接有三号旋转编码器52，三号旋转编码器52与小车/俯仰变频器73相连接，小车/俯仰变频器73将三号旋转编码器52产生的电信号发送至plc控制台7，plc控制台7中的plc模块71反向控制俯仰电机51带动传动装置驱动实现前大梁的俯仰运动，小车行走机构3和俯仰机构5均由小车/俯仰变频器73控制，联动台上的控制按键组87中有小车/俯仰选择开关，用于切换操作小车行走机构3或俯仰机构5，操作小车行走机构3或俯仰机构5时，通过小车/俯仰手柄88的动作，三号光电编码器89输出信号(格雷码数据)给plc模块71，信号经plc模块71内软件运算后送到小车/俯仰变频器73。

这其中，起升编码器21、一号旋转编码器32、二号旋转编码器42、三号旋转编码器52均为市售的增量式编码器，负责将位移转换成周期性的电信号；一号光电编码器85、二号光电编码器86和三号光电编码器均为市售的光电式旋转编码器，光电转换是将多档操作手柄输出轴上的机械几何位移量转换成数字量的传感器；小车行走电机、大车行走电机、俯仰电机、伸缩电机、挂钩锚定电机均为市售的电磁制动电机，起升变频器72和小车/俯仰变频器73均为市售的可接plc模块的输出端子的变频器。

本实用新型了一种基于plc的集装箱岸桥实训模型装置，既不是实际集装箱岸桥也不是虚拟设备，而是一种集装箱岸桥实训模型装置，电气控制部分采用plc控制技术，可以形象且直观的讲解岸桥控制状况和电气控制原理，既可加深学生理论学习又可加深学生的实践操作能力。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

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