【摘 要】隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，大跨距龍門式起重機(jī)應(yīng)用場合增多，對安全性的要求也不斷提高。剛性腿與柔性腿行走同步是影響起重機(jī)安全性能的一個(gè)重要因素，如果不加以控制，造成兩側(cè)支腿偏差過大，繼而造成龍門吊扭曲，輕則發(fā)生肯軌現(xiàn)象，重則引發(fā)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡。本文是分析偏差產(chǎn)生原因和解決措施，經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用得出的一些觀點(diǎn)和解決方法。

【關(guān)鍵詞】門式起重機(jī)；PLC；變頻器；糾偏

在大跨距門機(jī)的實(shí)際使用中受到很多因素的影響，導(dǎo)致剛性腿與柔性腿之間行走速度的不能完全同步，如大車軌道高低不平，大車行走輪直徑的偏差，減速機(jī)的機(jī)械偏差 ，電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差，大車行走機(jī)構(gòu)承受的載荷存在差異等。在因此產(chǎn)生的偏差達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí) ，起重機(jī)就應(yīng)自動減速糾偏，；如果偏差在一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)無法調(diào)整到正常值內(nèi)，控制系統(tǒng)自動要斷開大車運(yùn)行控制回路，使起重機(jī)自動停車。這時(shí)，就要依靠操作員根據(jù)偏差指示儀進(jìn)行手動糾偏。

１．常用的自動糾偏的方法

要實(shí)現(xiàn)大跨度門機(jī)的自動糾偏，首先要分析并找出偏差產(chǎn)生的原因，然后采取相應(yīng)的糾偏措施。常用的方法如下所示：

1.1通常的方法，是在兩側(cè)支腿各安裝一個(gè)行走隨動輪，通過編碼器測量隨動輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的脈沖信號，并將信號輸入到PLC ，計(jì)算出兩側(cè)的行走速度或行走距離，進(jìn)行糾偏處理。

1.2對于變頻控制的系統(tǒng)，可以采用變頻器的同步功能進(jìn)行糾偏控制。首先通過編碼器采集剛性腿與柔性腿的脈沖信號，然后將脈沖信號輸入到對應(yīng)側(cè)的變頻器編碼器卡，變頻器之間通過通訊的方式進(jìn)行信號處理，控制各自的輸出頻率，達(dá)到糾偏目的。

1.3可以通過比較主梁與柔性腿的夾角大小的方法進(jìn)行糾偏。這可以在柔性鉸接處安裝角位移傳感器，當(dāng)測量角度大于或小于90度，輸出控制信號進(jìn)行糾偏。

1.4在剛性腿側(cè)和柔性腿側(cè)安裝光束傳感器或各類型感應(yīng)傳感器，側(cè)量兩側(cè)行走的距離，將采集信號輸入PLC，經(jīng)程序處理輸出控制信號進(jìn)行糾偏。

通過以上方法我們不難看到，電氣自動糾偏的原理大概一致，即通過編碼器或傳感器測量剛性退與柔性腿兩側(cè)的行走距離或行走速度，將信號反饋到處理器，通過比較測量值間的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，都是采取閉環(huán)的控制方法。

2.大車電氣控制和自動糾偏系統(tǒng)應(yīng)用

2.1方案配置

本方案采用剛、柔腿側(cè)的電動機(jī)分別用兩個(gè)安川H1000變頻器同時(shí)驅(qū)動，采用上述第一種方法進(jìn)行自動糾偏控制，變頻器的調(diào)速范圍為0～50HZ。具體系統(tǒng)配置如下：

1)控制方式為聯(lián)動臺主令控制，各機(jī)構(gòu)4檔控制。

2)大車行走機(jī)構(gòu)采用多轉(zhuǎn)速給定，1～4速的對應(yīng)頻率分別設(shè)定為5HZ、15HZ、35HZ、50HZ。

3)將剛、柔腿側(cè)編碼器的脈沖信號反饋到PLC或變頻器進(jìn)行閉環(huán)控制。

4)電氣系統(tǒng)設(shè)有錯(cuò)相和缺相保護(hù)，過壓失壓保護(hù)、零位保護(hù)、電動機(jī)過載保護(hù)、制動單元過熱保護(hù)、門限位開關(guān)、大小車限位，線路過載、短路、斷路保護(hù)等。

5)控制系統(tǒng)具有抗干擾能力，對電磁波輻射、電網(wǎng)電壓瞬間波動、無線電波、電源高次諧波都有屏蔽過濾功能，控制系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓波動10%時(shí)仍能正常工作。

6)剛性腿側(cè)與柔性腿側(cè)各2個(gè)4KW的大車電動機(jī)，采用2個(gè)安川H1000系列11KW變頻器，內(nèi)置制動單元，兩套1800w/40Ω制動電阻。

2.2電氣自動糾偏原理

基本程序編制和參數(shù)設(shè)定方法是通過計(jì)算編碼器脈沖數(shù)計(jì)算剛、柔腿側(cè)大車隨動輪實(shí)際運(yùn)行的距離偏差 。當(dāng)偏差達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，運(yùn)行較快的一側(cè)減速運(yùn)行，以達(dá)到糾偏效果。具體的工作過程如下圖所示：

K06、K07為大車左行與右行的運(yùn)行輸入信號，分別輸入到PLC的X06、X07端口，當(dāng)運(yùn)行信號輸入后，內(nèi)部計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，此時(shí)門機(jī)開始行走，編碼器A發(fā)出的脈沖信號通過X00、X01端子輸入到PLC，編碼器B發(fā)出的脈沖信號通過X03、X04端子輸入到PLC，兩組脈沖信號通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較，數(shù)值大的一側(cè)速度較快，對相應(yīng)的驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行控制，使其速度降低(一檔不糾偏，二檔以上速度運(yùn)行時(shí)糾偏系統(tǒng)起作用)，當(dāng)速度恢復(fù)到合理的數(shù)值范圍內(nèi)，重新快速運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)自動糾偏控制。

自動糾偏的方法是快了就減速的方法——如起重機(jī)在運(yùn)行過程中，剛性腿側(cè)較快時(shí)，經(jīng)過PLC程序處理，PLC輸出繼電器KQ0動作，使繼電器K13失電，從而使K02繼電器失電，剛性腿變頻器停止輸出，柔性腿側(cè)的2個(gè)電動機(jī)則立即進(jìn)行減速慣性停止（電磁制動器仍然打開），此時(shí)，柔性腿變頻器以一檔速度低速驅(qū)動輸出。當(dāng)兩側(cè)距離回到允許偏差距離內(nèi)時(shí)，KQ0繼電器重新得電，使柔性、剛性腿側(cè)電動機(jī)又同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。

如起重機(jī)在運(yùn)行過程中，柔性腿側(cè)較快時(shí)，經(jīng)過PLC內(nèi)部程序處理，PLC輸出繼電器KQ1動作，使繼電器K14失電，從而使K22繼電器失電，柔性腿變頻器停止輸出，柔性腿側(cè)的2個(gè)電動機(jī)則立即進(jìn)行減速慣性停止（電磁制動器仍然打開），此時(shí)，剛性腿變頻器以一檔速度低速驅(qū)動輸出。當(dāng)兩側(cè)距離回到允許偏差距離內(nèi)時(shí)，KQ1繼電器重新得電，使柔性、剛性腿側(cè)電動機(jī)又同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。

考慮到糾偏過程的安全性和穩(wěn)定性，糾偏時(shí)設(shè)備驅(qū)動側(cè)以最低速運(yùn)行。如圖所示，無論K13或K14繼電器失電，行走二速和行走三速信號均斷開。同時(shí)KQ2繼電器輸出，控制報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號。

2.3人工糾偏原理

當(dāng)門機(jī)兩側(cè)的偏差超過一定范圍（可根據(jù)設(shè)備工況設(shè)置），KQ0、KQ1、KQ2繼電器同時(shí)輸出，此時(shí)依靠SB轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行人工糾偏。如下圖所示，當(dāng)SB左打時(shí)，K02和K03繼電器得電，同時(shí)制動器接觸器K07得電，制動器打開，此時(shí)配合主令左行或右行，可控制剛性腿側(cè)移動；當(dāng)SB右打時(shí)，K22和K23繼電器得電，同時(shí)制動器接觸器K07得電，制動器打開，此時(shí)配合主令左行或右行，可控制柔性腿側(cè)移動。糾偏過程中報(bào)警裝置一直發(fā)出報(bào)警信號，知道偏差回到允許范圍內(nèi)，報(bào)警聲停止，糾偏結(jié)束。在這里，出于安全性考慮，SB轉(zhuǎn)換開關(guān)為自復(fù)位轉(zhuǎn)換開關(guān)，糾偏操作時(shí)操作人員要一直用力，否則糾偏操作無法進(jìn)行。

2.4性能特點(diǎn)

該套方案結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)性好、易于實(shí)施、方便安裝和檢修。但在一些方面需要注意：

首先，如果編碼器選用增量型編碼器，設(shè)備長時(shí)間斷電后，編碼器的數(shù)據(jù)將清零，就無法檢測到起重機(jī)的偏斜量或行走位置，就需要對起重機(jī)進(jìn)行零點(diǎn)的校對，降低工作效率。為了解決這個(gè)問題，可以預(yù)先在軌道的兩端和中間位置設(shè)置錨定點(diǎn)，并做校驗(yàn)點(diǎn)使用，長時(shí)間斷電停車時(shí)，可以停在就近的錨定點(diǎn)位置，方便下次設(shè)備工作時(shí)編碼器從“0”開始計(jì)數(shù)；另外，還可以用絕對值型編碼器替代增量型變編碼器，使設(shè)備成本稍微提高。

上述糾偏控制系統(tǒng)的主要信號源是編碼器脈沖計(jì)數(shù)，因此保證編碼器信號的準(zhǔn)確性是糾偏系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。如果出現(xiàn)隨動輪空轉(zhuǎn)或打滑，就會導(dǎo)致錯(cuò)誤的糾偏狀態(tài)，存在安全隱患。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］GB/T3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范．

［２］安川變頻器H1000快速使用指南．

［３］趙國慶.大跨度龍門起重機(jī)的電氣自動糾偏系統(tǒng).起重運(yùn)輸機(jī)械.2006（5）．