岸边集装箱起重机(STS)虚拟样机系统开发
《岸边集装箱起重机涌浪补偿控制系统》范文
《岸边集装箱起重机涌浪补偿控制系统》篇一一、引言在现代化港口物流行业中，岸边集装箱起重机是关键设备之一，承担着货物装卸的重要任务。
然而，由于海洋环境的不确定性，涌浪现象时常发生，这对起重机的稳定性和作业效率提出了严峻的挑战。
为了解决这一问题，本文提出了一种涌浪补偿控制系统，旨在提高岸边集装箱起重机在涌浪环境下的作业性能和安全性。
二、系统概述岸边集装箱起重机涌浪补偿控制系统是一种集成了传感器技术、控制算法和执行机构的智能系统。
该系统通过实时监测海洋涌浪的参数，包括波高、波周期和波向等，自动调整起重机的姿态和作业参数，以实现涌浪补偿。
该系统主要由传感器模块、控制模块和执行机构模块组成。
三、系统设计1. 传感器模块：传感器模块负责实时监测海洋涌浪的参数。
该模块包括波浪高度传感器、波浪周期传感器和波浪方向传感器等。
这些传感器通过与起重机的控制系统相连，将监测到的数据实时传输给控制模块。
2. 控制模块：控制模块是涌浪补偿控制系统的核心部分。
该模块采用先进的控制算法，根据传感器模块传输的数据，实时计算起重机需要调整的姿态和作业参数。
控制模块还具有自学习和自适应功能，能够根据实际作业情况自动调整控制参数，以实现最优的涌浪补偿效果。
3. 执行机构模块：执行机构模块负责根据控制模块的指令，调整起重机的姿态和作业参数。
该模块包括液压系统、电气系统和机械结构等部分，通过协同作用，实现起重机的精确调整。
四、系统实施在实施涌浪补偿控制系统时，需要遵循以下步骤：1. 安装传感器：根据实际需求，选择合适的传感器并安装在起重机上。
传感器应具有良好的稳定性和可靠性，以确保监测数据的准确性。
2. 连接控制系统：将传感器与控制系统相连，确保数据能够实时传输。
同时，还需要对控制系统进行参数设置和调试，以适应实际作业环境。
3. 安装执行机构：根据控制系统的指令，安装相应的执行机构，包括液压系统、电气系统和机械结构等部分。
这些执行机构应具有良好的响应速度和精度，以确保起重机能够快速准确地调整姿态和作业参数。
远程自动化岸边集装箱起重机仿真培训系统研究
远程自动化岸边集装箱起重机仿真培训系统研究1 引言随着船舶及港口起重机大型化的发展，传统带司机室的岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)需要操作人员全程操作，操作人员劳动强度大，不仅限制了岸桥的作业效率，也存在司机疲劳带来的潜在安全隐患。
近年来，远程自动化岸桥应运而生，其仅需操作人员在海侧和陆侧进行最后的抓放箱流程，其余流程皆由设备自动完成。
相比传统设备，操作人员的劳动强度得到了减缓，但是由于操作人员远离设备，导致操作的沉浸感不足，远程操作人员的操作效率和可靠性分析显得尤为重要。
港口生产设备操作人员的技术熟练程度对港口生产安全、设备使用效率、使用寿命及港口经济效益起着决定性的作用[1]。
基于此，本文提出建立远程岸桥仿真培训系统，从远程岸桥的操作运行特点分析入手，总结远程岸桥仿真培训系统的功能需求，研究得出远程岸桥仿真培训系统的基本架构。
5.合同签订中存在的一些其他问题。
一是借用挂靠资质签订建筑工程合同的问题。
没有资质的企业借用或挂靠有资质的企业签订建筑工程合同，这种借用挂靠资质的合同本质上是违法的，以这种方式签订的合同属于无效合同；二是肢解项目拆分合同的问题。
为了规避招标或综合评议采取化整为零的办法，肢解项目拆分合同，一个项目拆成几份合同，增加了经营风险；三是合同名称不规范、合同分类不准确；四是基础资料管理归档混乱，日期填写错误等。
2 远程自动化岸桥操作特性洋山深水港四期远程自动化岸桥配备有CCTV系统、SPSS系统、西门子自动化系统等，操作人员通过远程操作站(ROS，Remote Operation Station)，结合手柄和按钮对设备进行操作，仅需在海侧和陆侧进行最后的抓放箱流程，其余流程皆可由设备自动完成。
2.1 防摇功能下小车速度输出特性防摇技术是岸桥实现自动化装卸集装箱的重要环节，吊具自主运行可以很好地减轻司机的工作量，但若没有防摇措施的支持，其相应自动化流程将很难实现。
随着起升高度的提升，对箱难度越来越大，迅速而准确地对箱是提高装卸效率的关键。
基于Automation Studio岸边集装箱起重机仿真器
基于Automation Studio岸边集装箱起重机仿真器郗传龙【摘要】为解决传统岸桥自动化程序开发周期长、现场测试效率低等问题,开发了岸桥虚拟仿真器.对自动化集装箱码头系统框架、岸桥结构和功能参数进行分析,并运用现代虚拟仿真技术对仿真器进行总体功能设计.以PPC2100为硬件、Automation Studio为软件平台,利用Drawbox建立模型,对仿真器进行系统开发,并通过模拟岸桥动态防撞验证仿真器的可靠性.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】3页(P11-13)【关键词】岸桥虚拟仿真器;Automation Studio;动态仿真【作者】郗传龙【作者单位】上海振华智慧产业集团【正文语种】中文1 引言全球贸易已成为推动全球经济发展的重要动力。
全球贸易主要采用集装箱运输，具有高效、便捷、安全的特点。
随着港口集装箱吞吐量的增加，大型化、高速化、自动化成为港口集装箱装卸设备的主要发展趋势。
大型港口的集装箱装卸主要依靠岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)。
岸桥的装卸效率直接影响整个码头的装卸效率。
岸桥自动化有利于提高装卸效率以及减轻司机的劳动强度。
传统的岸桥自动化开发过程主要依靠大量的真机测试和少量的仿真测试。
码头现场测试的条件有限、操作不便，使得程序的测试效率低，开发周期长。
如果程序开发前期能够依靠仿真器进行测试，验证程序功能，后期开发者就只需在现场进行少量验证性测试。
目前，仿真器已用于自动化岸桥项目开发，可缩短程序开发周期，降低成本。
2 仿真器系统需求及硬件构成2.1 仿真器功能需求分析目前，自动化码头使用的多为双小车岸桥或远程半自动单小车岸桥。
岸桥的作业流程主要包括装船、卸船。
以双小车岸桥装卸工况为例，其装船流程为：①场内运输机械将集装箱运输到门架小车下方车道；②门架小车从车道上抓取集装箱，卸载至中转平台；③主小车从中转平台抓箱，装卸至集装箱货轮上。
卸船流程与之相反。
65t集装箱岸桥动力仿真建模及其在起升工况分析中的应用
图2
虚拟样机建模步骤
的计算公式 : ( 5)
2
2. 1
起升工况虚拟样机的建模与仿真
虚拟样机的仿真方法 虚拟样机分析仿 真的 基本理 论 为多 体动 力学 的基 础理 论
= 1 + cv
1 g(! 0 + y0 )
式中 : v ∀ ∀ ∀ 额定起升速度 , m/ s; c ∀ ∀ ∀ 操作系数 ; v 0 ∀ ∀ ∀ 起升质量离地瞬间的起升初速度 , v 0 = cv ( m/ s ) ; g ∀ ∀ ∀ 重力加速度 ; ! 0 ∀ ∀ ∀ 在额 定起升载 荷作用下 , 下滑 轮组对上 滑轮组的 位移量 , m; y 0 ∀ ∀ ∀ 在额定起升载荷作用下 , 物品悬挂处的结构静位移 , m ; ∀ ∀ ∀ 结构质量影响参数 , m1 y0 = 1+ m2 y 0 + ! 0
文中所说的动力学虚拟样机则以对象的动力学运动学模型为核心其他相关模型为补充利用多领域建模工具和仿真技术建立的模拟原型通过仿真评估代替对物理样机进行动力学性能的实测使虚拟样机不仅形似而最重要的是在动力学特性上神似
第 24 卷 第 5 期 2007 年5 月
机
械
设
计
JO U RN A L O F M ACH IN E D ESIG N
的影响 , 但计算式太复
杂不便工程应用。 为 此 , 起重 机设 计规范 根据 当 时起 重机 主要 参数的统计分布规律 , 将式 ( 5 ) 简化为 3 种额定起升速度 v 的线 性函数 : ( 1) 安装用的桥式起重机 间及仓库用的吊钩桥式起重机 桥式起重机
2 2 2
= 1 + 0 . 36v ; ( 2 ) 机加工车
2
自动化码头岸边集装箱起重机控制技术
自动化码头岸边集装箱起重机控制技术摘要：岸桥是集装箱船装卸的重要装备，其技术指标及性能指标的不断提升是集装箱船码头实现现代化、规模化的重要标志。
本文在对自动化码头岸边集装箱起重机控制层、执行层、监控层和操作层进行分析的基础上，对自动化码头岸上集装箱起重机控制技术进行了详细的论述，并将远程控制系统、半自动控制系统、故障控制系统进行了整合，最终实现了使自动化码头岸边集装箱起重机作业效率最大化的目标，从而促使自动化码头工作效率得到整体提升。
关键词:自动化码头；岸边集装箱；起重机；控制技术引言：随着船舶大型化的发展，对港口的装卸效率提出了更高的要求，与此同时，由于人力成本的不断上升，以及码头对环境保护、节能等方面的要求也在不断地提高。
基于此，自动化码头由于其安全可靠性、工作效率性、人力成本可控等明显的优点，已经成为当今建设码头的主流方向。
岸边集装箱起重机（简称岸桥）因其工作位置的特殊性，对提高港口自动化程度具有重要意义。
一．概述1.1自动化码头概念全自动化码头，通常是指自动化集装箱码头，它是将物联网、智能控制、信息管理、通信导航、大数据、云计算等技术结合起来，通过计算机系统自动生成作业指令，通过现场机器人自动完成相关作业任务，从而实现码头业务流程全自动化[1]。
1993年，世界上第一个完全自动化的 ECT码头在荷兰的鹿特丹建立起来，我国的全自动化码头建设起步时间较晚，但其发展速度较快，其中具有代表性的是青岛港、厦门港和上海洋山港。
1.2岸边集装箱起重机概念岸桥是一种用于在港口最前端进行集装箱装卸的特殊吊车，主要完成集装箱的装卸作业。
为了满足单个集装箱船上的重物装卸，部分岸边集装箱起重机配备了重物吊钩，亦也部分港口的集装箱起重机既有集装箱又有抓斗装卸。
岸桥吊车主要用于各种港口和物流中心，可以装卸不同重量的集装箱，适用于大规模转运和装卸集装箱。
同时，岸桥还可以用于制造业、厂房等需要经常搬运重物的场合[2]。
岸边集装箱起重机(STS)虚拟样机系统开发
②实现关键结构和关键零部件的优化分析设计
5
现场安装仿真
①根据不同条件设计出不同的安装方案
②所需的吊装设备
③完成吊装模拟
6
模拟试验
1模拟完成各种工况的型式试验
2模拟完成工业性试验
说明：以上各项目可以另附页详细说明。
③计算集成系统自动生成产品计算书
1总参数的确定及计算。针对设计要求，订出设计总参数，按照装备的自身关系，进行各种初步试算
2 初步样机的获得。 遵从TOP-DOWN的自顶向下的虚拟样机思路，确定整体布局，关键部件选型，结构样式确定以及其他关键要素，以此建立初步的整机拓扑结构和多体动力学模型，在ADAMS等软件上进行初步的计算，并确定初步总体参数，在所选定三维CAD平台上进行二次开发，做初步设计，形成方案库，在此基础上形成初步的样机。
5 综合前两部的设计结果，进行整机装配和性能分析，确定整机装配序列和进行整机装配仿真和干涉分析，建立完整的动力学模型并进行计算，对第2步采用的模型进行比较分析，如果存在差异比较大，则采用本次结果进行代入第2步，重复2-5过程，直到满意结果。。同时考虑多学科的耦合特性，进行机电液的联合仿真。获得完整的数字样机
岸边集装箱起重机创新技术应用实例
牵 引车 为集 成产 品 ， 除了车架 外 ， 大部 分为机 电
配套件 。机 电配 套 件一 般 为 国 内外著 名 品牌 产 品 。 时 ， 可避 免地 出现 了一些 不合 理处需 要 改进 ， 不 这有
３ 结语
作 为一 个 全新 的设 计思 路 ， 桥 创新 设 计 意义 岸 是 巨大 的 。对 于产 品本 身来 说 ， 以丰 富 岸 桥 的种 可
ｔ ｒ ， ａ ｄ ｔ ｅ ｔａ ａｙ ｅ ｎ ｏ ｐ ｒ ｓｔ ｉ ｉ ｅ ｈ ｃ ｌｃ ｒ ｃ ｅｉｔｃ ｓ ｃａｌ ｈ ｓ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ｇ ａ ｉ ｎｄ ｅ ｓ ｏｓ ｎ ｈ ｎ ｉ ｎ ｌｚ ｓ ａ ｄ ｃ ｍ ａ ｅ ｈｅｒｍａ ｎ ｔｃ ｎｉａ ｈａ ａ ｔｒｓｉｓｅ ｐｅ ｉｌｙ ｔｏ ｅ ｉ ｈ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖｎｇａ ｍｉ— ｓｏ ｅｄ ｃｉ ｎ ｔ ｃ ｏ ｏ ｉｓ ｉｎ ｒ ｕ ｔｏ ｅ ｈｎ ｌｇ ｅ ．
工量 低 ， 省投 资 ， 有很 好 的经济效 益 。 节 具
任 改 运 ： ０ ０ ５ 北 京 市 西 城 区 西 直 门 内 大街 ２ ３号 １０ ３ ， ７ 收稿 日期 ： Ｏ １ ９—２ ２ ｌ —０ ６
Ｄ Ｉ １ ．９ ３ ｊｉ ｎ １０ Ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓ ：０ ０—８ ６ ． ０ ２ Ｏ ． ０ ｓ ９ ９ ２ １ ． １０ １
驱 动机 构实 现 。小 车和起 升 电机通 过差 动减 速箱 输 出扭 矩 ， ２只直 径 相 同 的卷 筒平 行 布置 于 差 动 减 速 箱 的输 出轴 上 ， 每个 卷筒 上均 匀缠 绕 ４排钢 丝绳 ， 分
别 引 出 ４根钢 丝绳 （ 目前 只缠绕 了 ３排 ， 将来 吊具 由 ６绳 改为 ８绳 防 摇 时 ， 再 增 加 １对 ） 对 应 吊具 上 可 ， 架 上 的海 陆 侧 各 ４个 吊点 ， ２只卷 筒 不 同方 向的 转
岸边集装箱起重机的虚拟样机建模
岸边集装箱起重机的虚拟样机建模白刚;林立【摘要】对岸边集装箱起重机进行虚拟样机建模,为后续的动力学仿真做建模方面的准备.首先在Solidworks中建立岸边集装箱起重机主体钢结构三维模型,然后在ANSYS中给三维模型赋予物理属性,生成有限元计算模型,并转化为模态中性文件,最后将模态中性文件导入ADAMS中去,在ADAMS中补充建立起升和小车运行机构,从而建立起岸边集装箱起重机的虚拟样机模型.【期刊名称】《中国重型装备》【年(卷),期】2009(000)004【总页数】5页(P7-10,16)【关键词】虚拟样机;板梁耦合;模态中性;轴套力;刚柔耦合【作者】白刚;林立【作者单位】上海海事大学物流工程学院,上海200135;上海海事大学物流工程学院,上海200135【正文语种】中文【中图分类】TH247岸边集装箱起重机(岸桥)是在码头前沿进行集装箱装卸作业的装卸设备。
港口的发展对港口机械的要求越来越高，因此港口装卸机械的设计计算方法需要不断地更新、充实和完善，使港口机械向更注重功能性、经济性、可靠性和安全性的方向发展[1]。
岸桥是设计成本很高的产品，一旦设计出现难以弥补的错误，会造成极大的损失。
为了减小这种风险，需要建立一个等同于真实产品的物理样机，以获得产品的机械、物理和外观性能以及可制造性、可装配性等。
但是复杂产品的物理样机通常造价昂贵，耗时长。
一旦设计方案有重大修改，就需要重新建立物理样机，导致设计成本的增加和设计周期延长。
在这种形势下，虚拟样机技术应运而生，其目的是取代物理样机，降低开发成本和周期，提高设计质量。
借助虚拟样机，设计人员可以通过建立虚拟样机模型，模拟在真实环境下产品的各种运动和动力特性，并能根据模拟结果优化产品的设计方案。
岸桥的虚拟样机模型主要包括有限元计算模型和机械动力学模型两个部分。
建立准确可靠的有限元计算模型，是构造虚拟样机的一项重要工作。
应用ANSYS软件建立有限元计算模型可分为两部分，实体模型的建立和有限元力学模型的建立。
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现场安装仿真
①根据不同条件设计出不同的安装方案
②所需的吊装设备
③完成吊装模拟
6
模拟试验
1模拟完成各种工况的型式试验
2模拟完成工业性试验
说明：以上各项目可以另附页详细说明。
6 对该数字样机进行各种功能性的测试，包括整机与真实样机的比对分析，试制相应的机型，在现场进行相关性能试验，或对真实样机在试验平台上试验，获得各种样机运行的数据库，为产品的改进提供试验数据库支持。
2
STS产品的三维设计
①top-down的三维设计，实现异地网络协同团队合作设计的集成系统
岸边集装箱起重机（STS)虚拟样机系统开发任务书
序号
项目阶段名称
任务要求
采用的技术方案及手段详细说明
详细开发计划
投入资源说明
研发经费
1
参数化驱动设计
①总体方案参数化设计:输入主机参数，要求输出整机的总体方案，包括三维模型，整机重量，最大轮压，各机构电机功率及整机总功率等
②主要部件参数化设计：包括主要机构的结构形式，主要配套件选型（含电机、减速器、制动器、钢丝绳等），主要钢结构件的截面型式、尺寸及重量，输出主要部件二维图，主要外购件、配套件明细表，主机性能参数表等
3 以样机的初样为原型，按照并行和团队观念，广泛开展各个子系统的结构设计，包括：机械部分结构设计，结构参数化设计，设计流程自动化，主要在选定的CAD平台上进行二次开发等；电气子系统设计，液压子系统设计，动力及传动子系统设计等。
4 对结构设计的CAD模型进行结构分析，结构强度分析及结构优化，结构疲劳可靠性分析等，边界条件来自于动力学计算结构确定各个机械子系统的具体形式及结构尺寸，并实现尺寸修改后自动更新三维模型。
③计算集成系统自动生成产品计算书
1总参数的确定及计算。针对设计要求，订出设计总参数，按照装备的自身关系，进行各种初步试算
2 初步样机的获得。 遵从TOP-DOWN的自顶向下的虚拟样机思路，确定整体布局，关键部件选型，结构样式确定以及其他关键要素，以此建立初步的整机拓扑结构和多体动力学模型，在ADAMS等软件上进行初步的计算，并确定初步总体参数，在所选定三维CAD平台上进行二次开发，做初步设计，形成方案库，在此基础上形成初步的样机。
②完成基型产品所有零部件的三维设计及虚拟样机的装配
③检测各机构内部的干涉及机构之间的配合
3
动力学分析与运动仿真
①整机的动力学分析和运动仿真
②机构的动力学分析和运动仿真
③整机倾覆稳定性分析
④机电液联合模拟仿真，数字实时显示各机构速度等性能参数
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结构分析
①主要钢结构件动态和静态的分析，包括强度，刚度，疲劳寿命，屈曲等分析
5 综合前两部的设计结果，进行整机装配和性能分析，确定整机装配序列和进行整机装配仿真和干涉分析，建立完整的动力学模型并进行计算，对第2步采用的模型进行比较分析，如果存在差异比较大，则采用本次结果进行代入第2步，重复2-5过程，直到满意结果。。同时考虑多学科的耦合特性，进行机电液的联合仿真。获得完整的数字样机