JG京工科业-集装箱龙门式起重机实训装置（场桥）
JGYLMQ-A 型集装箱龙门式起重机实训装置
一、项目背景与建设意义
1.1 项目背景
随着全球港口物流业的快速发展，自动化集装箱码头对专业技术人才的需求日益增长。传统的理论教学模式难以满足现代化港口机械操作与维护的实训需求，特别是在高成本、高风险的重型机械实操培训方面存在明显短板。
1.2 建设目标
本项目旨在建设一套 J G YLMQ-B 型集装箱龙门式起重机实训装置，通过等比缩放真实港口龙门式起重机的结构与作业流程，打造集机械传动、电气控制、传感器技术、 PLC 编程及故障诊断于一体的综合性实训平台。该装置将构建高度仿真的虚拟作业环境，有效解决学员 " 不敢上手、无处练习 " 的实际问题，实现从理论知识到实操技能的无缝转化。
二、概述
集装箱龙门式起重机是以自走式门座为载体配以起重设备工作装置和操纵机构组成的港口自行起重机械，是工程机械中用途很广泛的一个机种。它是海港、海运码头等工程中起运、提升的专用作业机械。
三、系统总体架构与技术方案
1.1 整体设计理念
本实训装置采用 " 全金属结构模拟主机 + 远程智能化控制台 " 的分离式架构设计，确保实训过程的安全性与便捷性。系统严格按照工程力学比例缩放，采用高强度型钢与 45 号钢精加工制造，表面经防腐喷塑处理，确保设备的耐用性和操作手感的真实性。
1.2 核心子系统组成
1.2.1 高度仿真的机械执行系统
装置主体包含双门式台架、大车行走、小车行走及标准集装箱吊具，各运行机构均采用高性能驱动系统，配合精密减速传动机构，实现平稳运行和精准定位。
1.2.2 智能化的电气控制系统
控制核心：采用工业级可编程逻辑控制器（ PLC ）作为主控单元，构建分布式控制系统 人机交互：配备 15 寸工业级触控一体显示屏，集成操作界面、状态监控、数据记录及故障设置与考核系统
安全防护：配置三相五线制供电、漏电保护（ 30mA 动作）、过压保护及紧急断电装置
1.2.3 多维度的传感与反馈系统
通过部署高精度编码器、限位传感器、称重传感器及光电检测装置，实时采集设备运行状态，实现自动着箱及终点限位保护等智能化功能。
1.2.4 沉浸式的虚拟仿真与故障诊断系统
结合液压模拟系统与电气控制系统，模以集装箱装卸、搬运、堆垛全过程，提供声光电一体化的沉浸式操作体验。系统内置 " 机 - 电 " 一体化故障库，支持数十种典型故障的模拟设置。
四、核心实训项目
1.1 轨道双门式门架、大车行走、小车行走、电器、传动各元部件结构及工作原理观摩。
1.2 门座、行走机构、卷扬机构、吊具、滑轮、卷筒、制动器、集装箱等机电一体化演示控制实验。
1.3 可编程序控制器（ PLC ）电气控制实验：机 - 电一体化控制实验。
1.4 场桥标准化作业实训
大车 / 小车运行：练习行走机构的启动、调速、精准停靠及防撞操作 起升作业：练习重物的起升、下降、空中悬停及越障操作，重点掌握稳钩技术 安全保护验证：验证超速保护、终点限位急停、紧急制动等功能响应机制
1.5 吊具作业与联锁控制实训
导板控制：练习吊具导板的收放 （海侧放下、陆侧放下、左侧放下、右侧放下、全部放下和全部收起） 动作，模拟不同工况下的对箱需求
开闭锁操作：掌握吊具与集装箱的连接（闭锁）与分离（开锁）流程 保护功能测试：验证超重、偏载状态下的保护机制及着箱信号反馈逻辑
1.6 电气控制与自动化编程实训
PLC 编程：开放 PLC 底层程序接口，供学员进行逻辑控制程序的编写、下载与调试
变频器调试：学习变频调速系统的参数设置、多段速控制方法。
通讯网络构建：练习工业总线的组网与通讯测试
1.7 综合故障诊断与维修实训
故障模拟：系统可模拟制动失效、调速失灵、无信号指示灯、着箱无保护等软硬件故障排查训练：学员需利用专业工具，结合电气图，进行故障现象分析和最终修复
五、各部分组成：
1 、场桥部分：
1.1. 开机、关机、信号指示灯
1.2. 大车行走、调速、制动、复位、紧急制动、复位、防撞功能、超速保护、信号指示灯；
1.3. 小车行走、调速、制动、复位、紧急制动、复位、防撞功能、超速保护、信号指示灯；
1.5. 升降高度设定、起升、调速、超速保护、终点限位急停、复位、制动、复位、紧急制动、复位，下降、调速、超速保护、制动、复位、紧急制动、复位、信号指示灯。
1.6. 照明灯光。
2 、吊具部分：
2.1. 接通吊具电源、信号指示灯；
2.2. 吊具导板收、放（前侧放下、后侧放下、左侧放下、右侧放下、全部放下和全部收起）、信号指示灯；
2.3. 吊具开、闭锁、限位开、闭锁、信号指示灯；
2.4. 超重保护、偏载保护、着箱信号指示灯。
3 、故障诊断与维修
3.1. 岸桥部分：
3.1.1 大车行走制动打滑（机械）；紧急制动失效（电控）；
3.1.2 小车行走不能调速（电控）；
3.1.3 下降终点限位急停失效（机械、电控）；
3.2 吊具部分：
3.2.1 电源指示灯无信号（电控）；
3.2.2 吊具导板不能同时收、放（机械），有指示灯信号；
3.2.3 吊具不能开锁、不能闭锁（机械），指示灯无信号；
3.2.5 偏载无保护（电控）、着箱无保护（电力）、指示灯无信号（电控）。
六、性能与特点
1 、本实验装置按实物一定比例、采用型钢、 45 号钢精加工制作，表面喷塑处理，落地式结构，远程机电控制台柜、实训时学生可在安全区操作本装置。
2 、电气操作控制台为分离式，机电控制柜放置于门座式起重机侧安全区内。整体结构紧凑，协调，布局美观大方，实用性强，可供 4-6 人实验。
3 、起重机械按实物比例缩小的全金属结构，实验时启动电气控制系统根据实验要求模以操作机械进行工作。
4 、电气控制系统（电控柜）包含：外电接入、强电区，弱电区、通讯接入，分路控制单元（秦江系例、三菱系例）、照明单元、通讯单元、仪表单元、 15 寸触控一体显示屏等；
5 、带三相漏电保护、输出电压 380V/220V ，对地漏电电流超过 30mA 即切断电源；电气控制采用直流 24V 电源，并带有过压保护，防止误操作损坏设备。
七、主要技术参数
1 、起重机组：
1.1 小车行走系统：变频带减速调速带制动电机： 1 台、功率： 1.1KW 、转速： 12-200r/min 可调，输入电压： 380V
1.2 卷扬机组：变频带减速调速带制动电机： 4 台、功率： 1.1KW 、转速： 12-200r/min 可调，输入电压： 380V
1.3 线缆收放电机： 0.37 KW 、转速： 12-200r/min 可调，输入电压： 380V
1.4 集装箱吊具： 1 架（单箱）
2 、大车行走系统：
变频带减速调速电机组： 2 台、功率： 1.5KW
轨道： 5 米
3 、实训装置
3.1 外形尺寸：长 3200mm× 宽 1200mm× 高 1800mm （双门型）
3.2 集装箱： 1 台、外形规格： 1.2×0.3×0.32m
3.3 设备全重：约 1680kg
八、电气控制系统
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变频调速制动电机
1.1 数量与规格：
1.1.1 起升机构（卷扬机）： 4 台， 1.1KW ， 380V （负责集装箱的升降）。
1.1.2 小车行走机构： 1 台， 1.5KW ， 380V （负责吊具沿主梁横向移动）。
1.1.3 线缆收放电机： 1 台， 0.37KW ， 380V （卷扬升降同步）。
大车行走机构： 2 台， 1.5KW ， 380V （负责整机沿轨道纵向移动）。
1.2 作用：
1.2.1 动力输出：驱动各个机构运转。
1.2.2 变频调速：实现 12-200r/min 可调，让启动和停止更平稳，防止集装箱晃动。
1.2.3 制动功能：断电时抱闸，防止重物坠落或机构滑动
2. 变频器（ VFD ）
2.1 调速：接收 PLC 指令，改变电机转速，实现无级调速。
2.2 软启动 / 软停止：减少电流冲击，保护电机。
2.3 制动控制：配合电机的制动电阻，实现快速刹车。
3 、可编程逻辑控制器（ PLC ）
3.1 逻辑控制：处理所有的按钮信号（如“起升”、“下降”、“急停”），并发出指令给变频器和接触器。
3.2 安全互锁：实现超速保护、限位急停等安全逻辑（例如：只有当吊具接触集装箱后才能闭锁）。
4 、触摸屏（ HMI ）
4.1 人机交互：显示运行状态、速度、故障代码。
4.2 参数设置：设置升降高度、行走位置等。
4.3 故障诊断：故障设置、诊断与维修界面（如“大车制动打滑”、“吊具开锁失败”）。
5 、继电器与接触器
5.1 中间控制：用小电流（ PLC 输出）控制大电流（电机、电磁阀），保护 PLC 。
5.2 电源切换：控制主电源的通断。
6 、断路器与漏电保护器
6.1 短路保护：三相漏电保护。
6.2 过载保护：当电流过大时自动跳闸，防止烧毁设备。
7 、传感器
7.1 限位开关（行程开关）
7.1.1 终点保护：安装在大车、小车、起升机构的极限位置。当运行到尽头时，撞到开关，强制停止。
7.1.2 防撞功能：防止大车 / 小车撞到轨道尽头。
7.2 编码器
7.2.1 位置反馈：精确计算吊具的高度和小车的位置，实现“定点停靠”。
7.2.2 速度反馈：监测电机实际转速，防止超速。
7.3 称重传感器（或压力传感器）
检测集装箱重量，实现“超重保护”和“偏载保护”。如果重量异常， PLC 会禁止起升动作。
7.4. 接近开关 / 光电传感器
7.4.1 着箱检测：检测吊具是否已经准确落在集装箱上。
7.4.2 开闭锁检测：检测吊具的锁头是否锁紧。
8 、 辅助与安全保障（其他电气元件）
8.1 电控柜
容纳 PLC 、变频器、断路器等核心元件。“落地式结构”、“分离式”，柜体的散热和防尘。
8.2 操作台（联动台 / 按钮站）放置在安全区，供学生操作。包含：
8.2.1 主令控制器（摇杆）：控制速度和方向。
8.2.2 按钮：急停按钮（红色蘑菇头）、启动、停止、照明开关。
8.2.3 指示灯：电源指示、运行指示、故障报警指示。
8.3 线缆与拖链系统
8.3.1 动力电缆：传输 380V 动力电。
8.3.2 控制电缆：传输 PLC 信号。
8.3.3 拖链：保护移动部件（大车、小车）上的线缆，防止缠绕和磨损。
8.4 照明与报警装置
照明灯光和信号指示灯，用于模拟真实作业环境和状态提示。
9.0 随机配送： 1+X 港口装卸设备运维考核题库
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